(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111629432.5 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 蜂巢能源科技股份有限公司 地址 213200 江苏省常州市金坛区鑫 城大 道8899号 (72)发明人 赵晓锋　刘静　杨红新　 (74)专利代理 机构 北京远智汇知识产权代理有 限公司 1 1659 代理人 徐浩 (51)Int.Cl. H01M 4/485(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种石墨复合负极材料及其制备方法和应 用 (57)摘要 本发明提供了一种石墨复合负极材料及其 制备方法和应用。 所述石墨复合负极材料包括内 核和包覆于内核表面的包覆层， 所述内核包括石 墨材料， 所述包覆层包括铌酸钛、 碳纳米管和无 定型碳。 本发 明通过在石墨表 面包覆多种物质混 合的包覆层， 利用 铌酸钛较高的理论比容量， 锂 离子脱嵌过程中晶格参数和晶胞体积变化较小， 可逆性较高； 且其充放电电位在1.6V左右， 循环 过程中不易产生SEI膜和锂枝晶， 同时辅助加入 碳纳米管和无定型碳， 碳纳米管形成网络结构， 无定型碳稳定材料的结构， 共同改善了材料充放 电过程中的结构的稳定性， 提升了材料的首次效 率及其功率及其循环性能。 权利要求书2页 说明书12页 附图1页 CN 114300671 A 2022.04.08 CN 114300671 A 1.一种石墨复合负极材料， 其特征在于， 所述石墨复合负极材料包括内核和包覆于内 核表面的包覆层， 所述内核包括石墨材 料， 所述包覆层包括铌酸 钛、 碳纳米管和无定型碳。 2.根据权利要求1所述的石墨复合负极材料， 其特征在于， 以所述石墨复合负极材料的 质量为100％计， 所述包覆层的质量占比为1～10％； 优选地， 以所述包覆层的质量 为100％计， 所述铌酸 钛的质量占比为10～5 0％； 优选地， 以所述包覆层的质量 为100％计， 所述 碳纳米管的质量占比为1～5％； 优选地， 所述铌酸 钛的化学式为Ti1‑xNbxO7， 0＜x＜1。 3.根据权利要求1或2所述的石墨复合负极材料， 其特征在于， 所述石墨复合负极材料 的比表面积为0.5～10m2/g， 优选为1～5m2/g； 优选地， 所述石墨复合负极材 料的中值粒径为5～ 20 μm， 优选为9 ～15 μm； 优选地， 所述石墨复合负极材 料的振实密度为0.6～1.4g/ cm3， 优选为0.9 ～1.2g/cm3。 4.一种如权利要求1 ‑3任一项所述的石墨复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述 制备方法包括以下步骤： (1)将钛源、 铌源、 沥青和溶剂进行混合， 喷雾 干燥， 烧结， 得到预包覆材 料； (2)将步骤(1)所述预包覆材料与金属催化剂溶液混合， 得到混合物， 以气相沉积的方 式将碳源与混合物复合， 得到包覆层材 料； (3)将步骤(2)所述包覆层材料与石 墨材料混合， 造粒， 碳化， 得到所述石 墨复合负极材 料。 5.根据权利要求4所述的石墨复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 步骤(1)所述钛 源包括二氧化钛； 优选地， 步骤(1)所述铌源包括五氧化二铌、 三氧化二铌、 氧化铌或氢氧化铌中的任意 一种或至少两种的组合； 优选地， 步骤(1)所述溶剂包括四氯化碳、 正己烷、 二甲苯、 N ‑甲基吡咯烷酮或四氢呋喃 中的任意 一种或至少两种的组合； 优选地， 步骤(1)所述 钛源、 铌源和沥青的质量比为(1～5):(10～5 0):100； 优选地， 步骤(1)所述烧结的温度为6 00～1000℃； 优选地， 步骤(1)所述烧结的时间为1～6 h。 6.根据权利要求4或5所述的石墨复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 步骤(2)所述 金属催化剂的中值粒径为10～5 00nm； 优选地， 步骤(2)所述金属催化剂包括纳米铁、 纳米镍或纳米钴中的任意一种或至少两 种的组合； 优选地， 步骤(2)中， 预包覆材 料与金属催化剂的质量比为10 0:(0.5～ 2)； 优选地， 步骤(2)所述混合的时间为1～ 24h； 优选地， 对步骤(2)所述混合后的物质依次进行 过滤和真空干燥， 得到混合物； 优选地， 步骤(2)所述气相沉积的温度为6 00～1000℃； 优选地， 步骤(2)所述气相沉积的时间为1～12h； 优选地， 步骤(2)所述气相沉积的碳源包括甲烷、 乙烷、 乙烯、 乙炔、 丙烷或丙烯中的任 意一种或至少两种的组合。 7.根据权利要求4 ‑6任一项所述的石墨复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 步骤权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114300671 A 2(3)中， 包覆层材 料石墨材 料的质量比为(1～10):10 0； 优选地， 步骤(3)所述混合的时间为3 0～120mi n； 优选地， 步骤(3)所述造粒的温度为6 00～800℃； 优选地， 步骤(3)所述造粒的时间为1～6 h。 8.根据权利要求4 ‑7任一项所述的石墨复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 步骤 (3)所述碳化的温度为10 00～1300℃； 优选地， 步骤(3)所述 碳化的时间为6～ 24h。 9.根据权利要求4 ‑8任一项所述的石墨复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述制 备方法包括以下步骤： (1)将钛源、 铌源、 沥青以(1～5):(10～50):100的质量比和 溶剂进行混合， 喷雾干燥， 在600～1000℃下烧结1～6 h， 得到预包覆材 料； (2)将步骤(1)所述预包覆材料与中值粒径为10～500nm的金属催化剂溶液以预包覆材 料与金属催化剂的质量比为100:(0.5～2)的比例混合1～24h， 得到混合物， 以气相沉积的 方式在600～1000℃将碳源与混合物复合1～12h， 得到包覆层材 料； (3)将步骤(2)所述包覆层材料与石墨材料以(1～10):100的质量比混合30～120min， 在600～800℃下造粒1～6h， 以1000～1300℃的碳化温度碳化6～24h， 得到所述石墨复合负 极材料。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池包括如权利要求1 ‑3任一项所述的 石墨复合负极材 料。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114300671 A 3