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CN114223072B - 负极活性材料及其制备方法、二次电池和包含二次电池的装置 - Google Patents

负极活性材料及其制备方法、二次电池和包含二次电池的装置 Download PDF

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CN114223072B CN202080005589.8A CN202080005589A CN114223072B CN 114223072 B CN114223072 B CN 114223072B CN 202080005589 A CN202080005589 A CN 202080005589A CN 114223072 B CN114223072 B CN 114223072B
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Abstract

本申请公开一种负极活性材料及其制备方法、二次电池和包含二次电池的装置。所述负极活性材料包括核和覆盖在所述核表面的包覆层，所述核包括人造石墨，所述包覆层包括无定形碳，所述负极活性材料的表面积平均粒径D(3,2)记为A，所述负极活性材料在20kN压力下粉压后的表面积平均粒径D(3,2)记为B，所述负极活性材料满足：72％≤B/A×100％≤82％。

Description

负极活性材料及其制备方法、二次电池和包含二次电池的 装置
技术领域
本申请属于二次电池技术领域，具体涉及一种负极活性材料及其制备方法、二次电池和包含二次电池的装置。
背景技术
二次电池因具有工作性能可靠，以及无污染、无记忆效应等特点，因而被广泛应用。例如，随着环境保护问题日益受到重视，新能源汽车日益普及，动力型二次电池的需求将呈现爆发式增长。然而，随着二次电池的应用范围越来越广泛，对二次电池的性能也提出了严峻挑战。能量密度影响二次电池的续航能力(即一次充电后的使用时间)，因此，二次电池技术的开发需以高能量密度为前提。然而，本发明人发现，当电池的能量密度较高时，通常快速充电性能和循环寿命会相对较差。
因此，如何使二次电池同时兼顾高能量密度、快速充电能力及循环性能，是二次电池研究与开发中的重要方面。
发明内容
本发明人进行了大量的研究，旨在改善负极活性材料，使其在具有较高的克容量的前提下，提升其结构稳定性和快速传输活性离子的能力，从而获得能同时兼顾较高的能量密度、快速充电能力和循环寿命的二次电池。
因此，本申请第一方面提供一种负极活性材料，其包括核和覆盖在所述核表面的包覆层，所述核包括人造石墨，所述包覆层包括无定形碳，所述负极活性材料的表面积平均粒径D(3,2)记为A，所述负极活性材料在20kN压力下粉压后的表面积平均粒径D(3,2)记为B，所述负极活性材料满足：72％≤B/A×100％≤82％。
令人惊奇地发现，本申请提供的负极活性材料包括核和覆盖在所述核表面的包覆层，所述核包括人造石墨，所述包覆层包括无定形碳，且负极活性材料在受到20kN压力粉压前、后的D(3,2)之间满足特定关系，能使负极活性材料在具有较高的克容量的同时，大幅度提高负极活性材料快速传输活性离子的能力、以及在受压(如负极循环膨胀力等)时的结构稳定性。因此，采用本申请的负极活性材料能使二次电池在具有较高的能量密度的前提下，提升快速充电能力和循环寿命。
在本申请的任一实施方式中，负极活性材料满足：74％≤B/A×100％≤80％。负极活性材料的B/A值在适当范围内，更加有利于使电池同时兼顾较高的快速充电能力和循环寿命。
在本申请的任一实施方式中，9μm≤A≤15μm；可选地，11μm≤A≤13μm。负极活性材料的D(3,2)在适当范围内，能使负极活性材料具有较高的活性离子扩散速率和电子传导性能，因此能提高电池的快速充电能力。具有适当D(3,2)的负极活性材料还能使电池具有较高的能量密度和循环性能。
在本申请的任一实施方式中，负极活性材料的体积平均粒径Dv50满足：10μm≤Dv50≤16μm；可选地，12μm≤Dv50≤14μm。负极活性材料的Dv50在适当范围内，有利于使电池同时兼顾较高的快速充电能力、循环性能和能量密度。
在本申请的任一实施方式中，负极活性材料的粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50满足：1.0≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.35；可选地，1.15≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.25。负极活性材料的(Dv90-Dv10)/Dv50在适当范围内，有利于使电池同时兼顾较高的快速充电能力、循环性能和能量密度。
在本申请的任一实施方式中，负极活性材料的体积粒径分布Dv90满足：18μm≤Dv90≤26μm；可选地，20μm≤Dv90≤24μm。负极活性材料的Dv90在适当范围内，能进一步提高电池的快速充电能力和循环性能。
在本申请的任一实施方式中，负极活性材料的振实密度为0.9g/cm3～1.15g/cm3，可选为0.95g/cm3～1.05g/cm3。适当的振实密度能改善电池的快速充电能力、能量密度和循环寿命。
在本申请的任一实施方式中，负极活性材料的石墨化度为90％～96％，可选为92％～95％。负极活性材料的石墨化度在适当范围内，能降低活性离子在颗粒内部固相扩散阻力，从而能提高电池的快速充电能力。具有适当的石墨化度还能使负极活性材料具有较高的结构稳定性。
在本申请的任一实施方式中，负极活性材料的粉体OI值为2.0～5.0，可选为2.1～4.0。负极活性材料的粉体OI值在适当范围内，能缩短离子迁移路径，降低离子扩散阻力，从而提高电池的快速充电能力。同时，负极活性材料进行离子嵌入的膨胀能被分散到各个方向，从而降低极片和电池的循环膨胀，提高循环寿命。
在本申请的任一实施方式中，负极活性材料的克容量C满足：350mAh/g≤C≤356mAh/g；可选地，352mAh/g≤C≤354mAh/g。该负极活性材料在具有较高的克容量的同时，还能具有较高的活性离子固相扩散速率，从而能使电池具有较高的能量密度和快速充电能力。另外，采用该负极活性材料还能使电池具有较高的循环寿命。
本申请的第二方面提供一种二次电池，其包括负极极片，所述负极极片包括本申请第一方面所述的负极活性材料。本申请的二次电池包括本申请提供的负极活性材料，因而能在具有较高的能量密度的前提下，提升快速充电能力和循环寿命。
本申请的第三方面提供一种装置，其包括本申请第二方面所述的二次电池。本申请的装置包括本申请提供的二次电池，因而至少具有与所述二次电池相同的优势。
本申请的第四方面提供一种负极活性材料的制备方法，其包括以下步骤：
a)提供焦原料，所述焦原料的体积平均粒径Dv50为7μm～12μm，所述焦原料的挥发份含量C1满足1％≤C1≤12％，可选地，5％≤C1≤9％；
b)对所述焦原料进行整形、分级处理，得到粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50为1.0～1.55的前驱体；
c)对所述前驱体进行造粒，所述造粒过程加入的粘结剂用量C2满足0％≤C2≤16％，且所述C1和所述C2满足10％≤C1+C2≤16％，可选地，12％≤C1+C2≤14％；
d)对造粒产物进行石墨化处理，得到人造石墨；
e)采用有机碳源对所述人造石墨进行包覆，经热处理，以在所述人造石墨的至少一部分表面形成无定形碳包覆层，得到负极活性材料，所述包覆过程加入的有机碳源用量C3与所述C1和所述C2之间满足13％≤C1+C2+C3≤18％，且1.5％≤C3×残炭率≤3.5％；
其中，所述负极活性材料的表面积平均粒径D(3,2)记为A，所述负极活性材料在20kN压力下粉压后的表面积平均粒径D(3,2)记为B，所述负极活性材料满足：72％≤B/A×100％≤82％。
在本申请的任一实施方式中，焦原料包括石油系非针状焦、石油系针状焦中的一种或几种。在一些实施例中，焦原料包括石油系生焦。
在本申请的任一实施方式中，焦原料的粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50为1.2～1.7。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是人造石墨的一实施方式的扫描电子显微镜(SEM)图像。
图2是二次电池的一实施方式的示意图。
图3是图2的分解图。
图4是电池模块的一实施方式的示意图。
图5是电池包的一实施方式的示意图。
图6是图5的分解图。
图7是二次电池用作电源的装置的一实施方式的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或几种”中“几种”的含义是两种或两种以上。
本申请的上述发明内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
负极活性材料
本申请第一方面的实施方式提供一种负极活性材料，该负极活性材料包括核和覆盖在所述核表面的包覆层，所述核包括人造石墨，所述包覆层包括无定形碳，所述负极活性材料的表面积平均粒径D(3,2)记为A，所述负极活性材料在20kN压力下粉压后的表面积平均粒径D(3,2)记为B，所述负极活性材料满足：72％≤B/A×100％≤82％。
本申请提供的负极活性材料包括核和覆盖在所述核表面的包覆层，所述核包含人造石墨，所述包覆层包括无定形碳，且负极活性材料在受到20kN压力粉压前、后的D(3,2)之间满足特定关系，能使负极活性材料在具有较高的克容量的同时，大幅度提高负极活性材料快速传输活性离子的能力、以及在受力时的结构稳定性。术语“受力”包括负极活性材料受到负极在电池循环充放电过程中反复收缩膨胀产生的巨大内应力(简称为循环膨胀力)等。因此，采用本申请的负极活性材料能使二次电池在具有较高的能量密度的前提下，提升快速充电能力和循环寿命，从而使二次电池同时兼顾较高的能量密度、快速充电性能和循环性能。
发明人经研究发现，人造石墨具有由多层石墨层(Graphene layers)沿c轴方向排列形成的层状结构，其表面包括基面(Basal plane)和端面(Edge plane)。活性离子主要是由人造石墨的端面进行嵌入和脱出，因此端面和基面的比例越高，越有利于活性离子的快速传输。本发明人惊讶地发现，当负极活性材料在受到20kN压力粉压前、后的D(3,2)之间满足适当关系时，能在具有较高的结构稳定性的同时，具有较高的端面比基面的比例。因此，该负极活性材料在具有较高克容量的前提下，同时兼顾较长的循环寿命和较高的活性离子快速传输性能，从而使采用其的二次电池在具有较高的能量密度的前提下，同时兼顾较长的循环寿命和较好的快速充电能力。
在一些实施方式中，负极活性材料可以满足：72％≤B/A×100％≤80％、74％≤B/A×100％≤82％、74.5％≤B/A×100％≤79％、75.5％≤B/A×100％≤81％、76％≤B/A×100％≤82％或77％≤B/A×100％≤80％等。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料满足74％≤B/A×100％≤80％。负极活性材料的B/A值在适当范围内，更加有利于使电池同时兼顾较高的快速充电能力和循环寿命。
在一些可选的实施方式中，可以在核的80％～100％的表面覆盖无定形碳包覆层。还可选地，可以在核的90％～100％的表面覆盖无定形碳包覆层。
无定形碳包覆层可以是有机碳源经炭化形成的。例如，有机碳源可选自高分子聚合物，如煤沥青、石油沥青、酚醛树脂等高分子材料。
无定形碳的结构无序，且具有较高的层间距，因此采用无定形碳包覆核材料，能使活性离子在负极活性材料颗粒中较快地扩散，从而能改善材料的快速充电能力。同时，无定形碳包覆层还能对核材料起到保护作用，大大减少核材料因溶剂共嵌入而造成的石墨层剥离，使负极活性材料具有较高的结构稳定性。因此，负极活性材料能具有较高的容量发挥和循环寿命。
本发明人经深入研究发现，当本申请的负极活性材料在满足上述条件的基础上，如果还可选地满足下述设计条件中的一个或几个时，可以进一步改善二次电池的性能。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料的D(3,2)(即A)可满足：9μm≤A≤15μm。例如，9μm≤A≤14.5μm，9.5μm≤A≤14μm，10μm≤A≤14μm，10.5μm≤A≤14μm，11μm≤A≤14μm，12μm≤A≤14μm，9.5μm≤A≤13μm，10μm≤A≤13μm，10.5μm≤A≤13μm，或11μm≤A≤13μm。在一些实施例中，11μm≤A≤13μm。
负极活性材料的D(3,2)在适当范围内，使活性离子和电子在颗粒中具有较短的扩散路径，从而提升负极活性材料的活性离子扩散速率和电子传导性能，因此能提高电池的快速充电能力。具有适当D(3,2)的负极活性材料具有较高的克容量，同时还能使采用其的极片获得较高的压实密度，因此还能提高电池的能量密度。另外，该负极活性材料的活性比表面积较小，由此能减少电解液在其表面的副反应，从而还能使电池兼具较高的循环性能。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料的体积平均粒径Dv50可满足：10μm≤Dv50≤16μm。例如，负极活性材料的Dv50可以≥10.5μm，≥11μm，≥11.5μm，≥12μm，或≥12.5μm；进一步地，负极活性材料的Dv50可以≤15.5μm，≤15μm，≤14.5μm，≤14μm，≤13.5μm，或≤13μm。在一些实施例中，12μm≤Dv50≤14μm。
负极活性材料的Dv50适于使其具有较高的活性离子和电子快速传输性能同时，还能减少电解液在负极的副反应。具有适当Dv50的负极活性材料还有利于提升自身的粉体压实密度，使采用其的极片获得较高的压实密度，从而能提升电池的能量密度。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料可同时满足9μm≤A≤14μm和10μm≤Dv50≤15μm。还可选地，负极活性材料可同时满足11μm≤A≤13μm和12μm≤Dv50≤14μm。
负极活性材料同时满足A和Dv50在适当范围内，使得负极活性材料具有较好的表面结构和粒度分布，由此，该负极活性材料还能具有较高的电化学动力学性能和较高的表面稳定性，从而能进一步提升电池的快速充电能力和循环性能。此外，该负极活性材料制得的极片中，颗粒之间形成紧密接触的同时，还能形成良好的孔隙结构，使得极片中具有较高的活性离子固相扩散性能和液相传导能力，从而进一步提高电池的快速充电能力。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料的粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50满足：1.0≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.35。例如，负极活性材料的(Dv90-Dv10)/Dv50可以为1.1、1.15、1.18、1.2、1.25或1.3。在一些实施例中，1.15≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.25。
适当的粒度分布使负极活性材料中含有适量的较大颗粒和较小颗粒，采用该负极活性材料制备的负极膜层能获得较高的压实密度，其中的材料颗粒之间能具有较大的接触面积，从而能使负极极片具有较高的可逆容量的同时，提高负极膜层中活性离子固相扩散性能及电子传导性能。负极活性材料的粒度分布还使负极膜层形成通畅的孔隙结构，尤其是活性离子液相传导的路径较短、阻抗较小。因此，电池能获得较高的快速充电能力和能量密度。
此外，负极活性材料的粒径分布在适当范围内，负极膜层还同时具有较高的内聚力，这样能降低电池的循环膨胀力。并且，负极活性材料中小颗粒的数量较少，能减少电池内的副反应。因此，电池的循环寿命能得到进一步提高。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料可同时满足10μm≤Dv50≤16μm和1.0≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.35。还可选地，负极活性材料可同时满足12μm≤Dv50≤14μm和1.1≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.3。
在这些实施方式中，进一步地，9μm≤A≤14μm。可选地，11μm≤A≤13μm。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料的体积粒径分布Dv90满足：18μm≤Dv90≤26μm。还可选地，20μm≤Dv90≤24μm。负极活性材料的Dv90在适当范围内，能进一步减少负极活性材料中的大颗粒含量，提高活性离子和电子的快速传输性能，从而进一步提高电池的快速充电能力。此外，该负极活性材料中的大颗粒较少，有利于使负极活性材料在膜层中均匀分布，能进一步提升膜层的活性离子和电子传输性能，并减小电池极化，从而使电池获得较高的快速充电能力和循环性能。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料的振实密度可以为0.9g/cm3～1.15g/cm3，还可选为0.95g/cm3～1.05g/cm3。负极活性材料的振实密度在适当范围内，能使负极活性材料具有较高的活性离子和电子快速传输能力。同时，该负极活性材料的二次颗粒程度较小，能使其还具有较高的克容量和较低的副反应。因此，适当的振实密度能改善电池的快速充电能力、能量密度和循环寿命。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料可同时满足10μm≤Dv50≤15μm和振实密度可以为0.9g/cm3～1.15g/cm3。可选地，负极活性材料可同时满足12μm≤Dv50≤14μm和0.95g/cm3～1.05g/cm3。
负极活性材料同时满足Dv50和振实密度在适当范围内，能使其具有较高的体相结构稳定性和表面稳定性，同时具有较高的端面比基面的比例及较短的活性离子和电子传输路径。因此，采用该负极活性材料能使电池具有较高的循环性能的同时，进一步提高电池的快速充电能力。
进一步地，1.0≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.35。可选地，1.15≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.25。
进一步地，9μm≤A≤14μm。可选地，11μm≤A≤13μm。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料的石墨化度可以为90％～96％，还可选为92％～95％。负极活性材料的石墨化度越高，其粉末电阻率越小。而负极活性材料的石墨化度在适当范围内，能使其在具有较小的粉末电阻率的同时，还具有较大的层间距，降低活性离子在颗粒内部固相扩散阻力，从而能提高其快速充电能力。另外，具有适当的石墨化度还能使人造石墨在电池循环过程中不易发生溶剂共嵌入，则石墨层不易发生剥离，提高负极活性材料的结构稳定性。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料的粉体OI值可以为2.0～5.0，还可选为2.1～4.0，进一步可选为2.5～3.5。
负极活性材料的粉体OI值在适当范围内，能使其具有较高的各向同性度，由此活性离子能沿不同的方向进行脱/嵌，缩短离子迁移路径，降低离子扩散阻力，从而提高电池的快速充电能力。同时，负极活性材料进行离子嵌入的膨胀能被分散到各个方向，从而降低极片和电池的循环膨胀，提高循环寿命。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料的克容量C满足：350mAh/g≤C≤356mAh/g，还可选为352mAh/g≤C≤354mAh/g。该负极活性材料在具有较高的克容量的同时，能减小活性离子在其中的迁移路径，提高活性离子的固相扩散速率，从而使电池具有较高的能量密度和快速充电能力。另外，该负极活性材料还能具有较高的结构稳定性，其在受力过程中不易发生解体，且使极片中颗粒之间具有较高的内聚力，从而还使电池具有较高的循环寿命。
在本申请中，负极活性材料的表面积平均粒径D(3,2)为本领域公知的含义，可以采用本领域已知的方法测试。例如可以参照标准GB/T 19077.1-2016，使用激光衍射粒度分布测量仪(如Mastersizer 3000)测定。在本申请中，具体可以按照如下方法测试：
(1)取适量本申请的负极活性材料，均分成2个待测样品(分别记为待测样品1和待测样品2)；
(2)采用上述记载的测试标准及仪器测量待测样品1的表面积平均粒径D(3,2)，记为A；
(3)将待测样品2在20kN的压力下做粉体压实(简称粉压)处理，然后再按照上述标准及仪器测量粉压处理后的待测样品2的表面积平均粒径D(3,2)，记为B；
(4)通过计算即可得出B/A×100％的数值。
在本申请中，负极活性材料的Dv10、Dv50、Dv90均为本领域公知的含义，可以采用本领域已知的方法测试。例如可以参照标准GB/T 19077.1-2016，使用激光粒度分析仪(如Malvern Mastersizer 3000)测定。
其中，Dv10、Dv50、Dv90的物理定义如下：
Dv10：所述负极活性材料累计体积分布百分数达到10％时所对应的粒径；
Dv50：所述负极活性材料累计体积分布百分数达到50％时所对应的粒径；
Dv90：所述负极活性材料累计体积分布百分数达到90％时所对应的粒径。
负极活性材料的振实密度为本领域公知的含义，可以采用本领域已知的方法测试。例如可参照标准GB/T 5162-2006，使用粉体振实密度测试仪进行测定。如采用北京钢铁研究总院的FZS4-4B型振实密度仪，测试参数如下：振动频率:250±15次/分钟，振幅:3±0.2mm，振动次数:5000次，量筒:25mL。
负极活性材料的石墨化度为本领域公知的含义，可以采用本领域已知的方法测试。例如石墨化度可以使用X射线衍射仪(如Bruker D8 Discover)测试，测试可参考JIS K0131-1996、JB/T 4220-2011，测出d002的大小，然后根据公式G＝(0.344-d002)/(0.344-0.3354)×100％计算得出石墨化度，其中d002是以纳米(nm)表示的石墨晶体结构中的层间距。在X射线衍射分析测试中可以采用铜靶作为阳极靶，以CuKα射线为辐射源，射线波长扫描2θ角范围为20°～80°，扫描速率为4°/min。
负极活性材料的粉体OI值为本领域公知的含义，可以采用本领域已知的方法测试。定义负极活性材料的粉体OI值＝I004/I110。其中，负极活性材料在X射线衍射分析中，归属于石墨的004晶面的衍射峰的峰面积为I004，归属于石墨的110晶面的衍射峰的峰面积为I110。X射线衍射分析可以参考标准JISK 0131-1996，使用X射线衍射仪(例如Bruker D8Discover型X射线衍射仪)进行测试。在X射线衍射分析测试中可以采用铜靶作为阳极靶，以CuKα射线为辐射源，射线波长扫描2θ角范围为20°～80°，扫描速率为4°/min。
人造石墨的004晶面所对应的2θ角为53.5°～55.5°(例如54.5°)；人造石墨的110晶面所对应的2θ角为76.5°～78.5°(例如77.4°)。
接下来说明本申请实施例提供的一种负极活性材料的制备方法，通过该制备方法能够制备得到上述任意一种负极活性材料。
S10，提供焦原料，所述焦原料的体积平均粒径Dv50为7μm～12μm，所述焦原料的挥发份含量C1满足1％≤C1≤12％。
S20，对所述焦原料进行整形、分级处理，得到粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50为1.0～1.55的前驱体。
S30，对所述前驱体进行造粒，所述造粒过程加入的粘结剂用量C2满足0％≤C2≤16％，且所述C1和所述C2满足10％≤C1+C2≤16％，可选12％≤C1+C2≤14％。
S40，对造粒产物进行石墨化处理，得到人造石墨。
S50，采用有机碳源对所述人造石墨进行包覆，经热处理，以在所述人造石墨的至少一部分表面形成无定形碳包覆层，得到负极活性材料，所述包覆过程加入的有机碳源用量C3与所述C1和所述C2之间满足13％≤C1+C2+C3≤18％，且1.5％≤C3×残炭率≤3.5％。
在上述制备方法中，在步骤S10，所述焦原料可直接商购获得，或者将焦材料破碎获得。在一些实施方式中，将焦材料破碎处理，得到焦原料。破碎后所得焦原料的形貌可选包括块状、球状和类球状中的一种或几种。这样能使焦原料获得较高的端面和基面的比例，从而可使负极活性材料具有较高的端面和基面的比例。
通过破碎使所得焦原料的Dv50为7μm～12μm，可选地，破碎后所得焦原料的Dv50为7μm～10μm。焦原料的Dv50在适当范围内，能改善后续的造粒工序，使所得负极活性材料具有适当的二次颗粒程度和Dv50。尤其是，该焦原料的Dv50能使其具有较高的端面比基面的比例。
进一步地，所述焦原料的粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50可选为1.2～1.7，还可选为1.2～1.6。焦原料还具有适当的粒径分布，能进一步优化其端面和基面的比例。另外，焦原料的粒径分布在适当范围内还有利于使后续整形和分级产物的粒径分布在适当范围内，从而使所得负极活性材料具有适当的二次颗粒程度的同时，还使负极活性材料的(Dv90-Dv10)/Dv50在前文所述范围内。
在步骤S10，焦原料的挥发份含量C1满足1％≤C1≤12％。例如，焦原料的挥发份含量C1可以≥1％，≥3％，≥5％，≥6％，≥7％，或≥8％；进一步可以≤12％，≤11％，≤10％，或≤9％。焦原料的挥发分含量适当，能使制备的人造石墨具有较高的结构强度，从而有利于使负极活性材料的B/A在前文所述范围内。可选地，5％≤C1≤9％。
焦原料的挥发分含量可以采用本领域已知的方法测试。例如参照SH/T 0026-1990进行测定。
在一些实施方式中，焦原料中硫的重量百分含量可以≤4％，例如≤1％或≤0.5％。
在一些实施方式中，所述焦原料包括石油系非针状焦、石油系针状焦、煤系非针状焦和煤系针状焦中的一种或几种。
可选地，所述焦原料选自石油系非针状焦(如石油煅后焦、石油系生焦等)和石油系针状焦中的一种或几种。还可选地，所述焦原料包括石油系生焦。采用适当的焦原料能使所制备的负极活性材料兼具较高的结构稳定性和端面比基面的比例，有利于使B/A在前文所述范围内。
可以使用本领域已知的设备和方法对焦原料进行破碎，例如气流磨、机械磨或辊压磨。破碎过程常常会产生较多的过小颗粒，有时还会存在过大颗粒，因而在破碎后可根据需求进行分级处理，以除去破碎后粉体中的过小颗粒和过大颗粒。分级处理后能得到具有较好的粒径分布的焦原料，以便于后续的整形和造粒工艺。分级处理可以采用本领域已知的设备和方法进行，例如分级筛、重力分级机、离心分级机等。
在步骤S20，通过整形以便将焦原料颗粒的棱角打磨。整形程度越大，颗粒越接近球形，这样能增加端面与基面的比例。整形处理还有利于后续的造粒工艺，使所得负极活性材料中的二次颗粒具有较高的结构稳定性。
步骤S20中可以采用本领域已知的设备和方法对焦原料进行整形处理，例如整形机或其他整形设备。
对焦原料整形处理之后，进一步对焦原料进行分级处理，得到粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50为1.0～1.55，可选为1.1～1.3，如1.15、1.20、1.23、1.25或1.28。通过分级处理以调控前驱体的粒径分布在适当范围内，以便使所得负极活性材料的二次颗粒程度和粒径分布在所需范围内。
在步骤S20中可以采用本领域已知的设备和方法进行分级处理，例如分级筛、重力分级机、离心分级机等。
在步骤S30，通过对步骤S20处理后的前驱体进行造粒，以便使独立分散的一次颗粒聚集形成二次颗粒。由此，人造石墨的端面和基面的比例及其各向同性度均能得到提升。同时通过调控二次颗粒程度，即二次颗粒中一次颗粒的粒径与该二次颗粒的粒径之比，能使人造石墨同时具有较高的结构稳定性。所述造粒过程加入的粘结剂用量C2满足0％≤C2≤16％，进一步地，2％≤C2≤10％。且在步骤S30的造粒过程加入的粘结剂用量C2与焦原料的挥发份含量C1之间满足10％≤C1+C2≤16％。可选地，12％≤C1+C2≤14％。前述粘结剂用量C2是所述造粒过程加入的粘结剂的重量占焦原料总重量的百分比。
当步骤S30的造粒过程加入的粘结剂用量C2和焦原料的挥发份含量C1控制在所给范围内时，可以改善负极活性材料颗粒的造粒程度，从而有利于使A和B的值在前文所述的范围内。此外，这样还可进一步提升负极活性材料的克容量，并且有利于提升负极活性材料颗粒整体的结构强度。
在一些实施方式中，在步骤S30，所述粘结剂可选地选自沥青。
在步骤S30可采用本领域已知的设备进行造粒，例如造粒机。造粒机通常包括搅拌反应釜和对反应釜进行温度控制的模块。通过调控造粒过程中的搅拌转速、升温速率、造粒温度、降温速率等，能调控造粒程度和颗粒的结构强度，从而有利于使所得负极活性材料具有较高的克容量的同时，还具有较高的结构稳定性及较高的端面比基面的比例。
进一步地，通过调控上述工艺条件还能使造粒所得产物的体积平均粒径Dv50在所需范围内，还可选地使造粒所得产物的Dv10、Dv50和Dv90均在所需范围内。
通过调控步骤S10和/或步骤S30的粒度，能使最终制备得到的负极活性材料的Dv50、Dv90和/或(Dv90﹣Dv10)/Dv50在所需范围内。
在步骤S40，对步骤S30得到的造粒产物在2800℃～3200℃的温度下进行石墨化处理，以获得具有适当的石墨化度的人造石墨。在一些实施方式中，步骤S40进行石墨化处理的温度可选为2900℃～3100℃。当将石墨化度控制在所给范围内时，人造石墨具有较高的克容量，同时在嵌锂过程中的晶格膨胀较低。
在步骤S40可以采用本领域已知的设备进行石墨化，例如石墨化炉，进一步地例如艾奇逊石墨化炉。在石墨化处理结束后，可以通过筛分除去造粒产物在高温石墨化过程中团聚形成的少量过大颗粒。这样可以防止过大颗粒影响材料加工性能，如浆料的稳定性、涂布性能等。
在一些实施方式中，在步骤S50：将步骤S40所得的人造石墨与有机碳源混合，使有机碳源包覆在人造石墨的至少一部分表面；然后在700℃～1800℃的温度下加热处理，使有机碳源碳化，在人造石墨的至少一部分表面形成无定形碳包覆层，得到负极活性材料。可选地，加热处理的温度为1000℃～1300℃。
包覆过程加入的有机碳源用量C3与C1和C2之间满足13％≤C1+C2+C3≤18％。且有机碳源满足1.5％≤C3×残炭率≤3.5％。有机碳源用量C3是所述包覆过程加入的有机碳源的重量占人造石墨的总重量的百分比。残炭率是有机碳源的残炭率，可采用LP-5731煤沥青结焦值测试仪进行测定，测试可参考GB/T268《石油产品残炭测定法》、GB/T8727-2008《煤沥青类产品结焦值的测定方法》。
包覆过程加入有机碳源的量满足上述关系，能改善负极活性材料颗粒的造粒程度，从而有利于使A和B的值在前文所述的范围内。此外，有机碳源用量在所述范围内，包覆层在负极活性材料中具有适当的占比，能使负极活性材料兼顾较高的动力学性能和较长的循环寿命。可选地，有机碳源满足1.5％≤C3×残炭率≤2.5％。还可选地，13％≤C1+C2+C3≤17％，且1.8％≤C3×残炭率≤2.4％。
可选地，2％≤C3≤8％，如C3为3％、4％、5％、6％或7％。
在一些实施方式中，有机碳源可以选自煤沥青、石油沥青、酚醛树脂、椰壳等中的一种或几种，可选为煤沥青。
二次电池
本申请第二方面的实施方式提供一种二次电池。所述二次电池包括负极极片，所述负极极片包括本申请第一方面所述的负极活性材料。
本申请的二次电池由于采用了本申请第一方面的负极活性材料，因此其能同时兼顾较高的能量密度、循环寿命和快速充放电能力。
二次电池还包括正极极片和电解质。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。
[负极极片]
负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜片，负极膜片中包括本申请第一方面所述的负极活性材料。
在本申请中，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜片层合设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
负极集流体可以采用具有良好导电性及机械强度的材质，起导电和集流的作用。在一些实施方式中，负极集流体可以采用铜箔。
在本申请中，负极膜片还可选地包括粘结剂。作为示例，粘结剂可选自聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、丁苯橡胶(SBR)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的一种或几种。
在本申请中，负极膜片还可选地包括增稠剂。作为示例，增稠剂可以是羧甲基纤维素钠(CMC-Na)。
在本申请中，负极膜片还可选地包括导电剂。作为示例，用于负极膜片的导电剂可以选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或几种。
在一些实施方式中，负极膜片中还可以包括其它负极活性材料。其它负极活性材料可选自其它石墨材料(如不同于本申请第一方面的人造石墨、天然石墨等)、软碳、硬碳、硅基材料和锡基材料中的一种或几种。
可按照本领域已知的方法制备负极极片。作为示例，将负极活性材料、粘结剂、以及可选的增稠剂和导电剂分散于溶剂中，溶剂可以是去离子水，形成均匀的负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，得到负极极片。
[正极极片]
在本申请中，正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜片。作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜片层合设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
在本申请中，正极集流体可以采用具有良好导电性及机械强度的材质。在一些可选的实施方式中，正极集流体可以采用铝箔。
在本申请中，正极膜片包括正极活性材料。本申请对正极活性材料的具体种类不做具体限制，可以采用本领域已知的能够用于二次电池正极的材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。
在一些实施方式中，二次电池可以是锂离子二次电池。正极活性材料可包括锂过渡金属氧化物，橄榄石结构的含锂磷酸盐及其各自的改性化合物中的一种或几种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物及其改性化合物中的一种或几种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料及其改性化合物中的一种或几种。本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作二次电池正极活性材料的传统公知的材料。
在一些可选的实施方式中，为了进一步提高电池的能量密度，正极活性材料可以包括式1所示的锂过渡金属氧化物及其改性化合物中的一种或几种，
LiaNibCocMdOeAf式1，
所述式1中，0.8≤a≤1.2，0.5≤b＜1，0＜c＜1，0＜d＜1，1≤e≤2，0≤f≤1，M选自Mn、Al、Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti及B中的一种或几种，A选自N、F、S及Cl中的一种或几种。
在本申请中，上述各材料的改性化合物可以是对材料进行掺杂改性和/或表面包覆改性。
在本申请中，正极膜片中还可选地包括粘结剂。对粘结剂的种类不做具体限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。作为示例，用于正极膜片的粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或几种。
在本申请中，正极膜片中还可选地包括导电剂。对导电剂的种类不做具体限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。作为示例，用于正极膜片的导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或几种。
可按照本领域已知的方法制备正极极片。作为示例，可以将正极活性材料、导电剂和粘结剂分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮，简称NMP)中，形成均匀的正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，得到正极极片。
[电解质]
电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以选自固态电解质及液态电解质(即电解液)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可选自LiPF6(六氟磷酸锂)、LiBF4(四氟硼酸锂)、LiClO4(高氯酸锂)、LiAsF6(六氟砷酸锂)、LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)、LiTFSI(双三氟甲磺酰亚胺锂)、LiTFS(三氟甲磺酸锂)、LiDFOB(二氟草酸硼酸锂)、LiBOB(二草酸硼酸锂)、LiPO2F2(二氟磷酸锂)、LiDFOP(二氟二草酸磷酸锂)及LiTFOP(四氟草酸磷酸锂)中的一种或几种。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸亚丁酯(BC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、1,4-丁内酯(GBL)、环丁砜(SF)、二甲砜(MSM)、甲乙砜(EMS)及二乙砜(ESE)中的一种或几种。
在一些实施方式中，所述电解液中还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂，也可以包括正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温性能的添加剂、改善电池低温性能的添加剂等。
[隔离膜]
采用电解液的二次电池、以及一些采用固态电解质的二次电池中，还包括隔离膜。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。在一些实施方式中，隔离膜的材质可包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的一种或几种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜。隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同。
在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
在一些实施方式中，二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
在一些实施方式中，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等中的一种或几种。
本申请对二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。如图2是作为一个示例的方形结构的二次电池5。
在一些实施方式中，参照图3，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。
电极组件52封装于所述容纳腔。电解质可采用电解液，电解液浸润于电极组件52中。二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或几个，可根据需求来调节。
在一些实施方式中，二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含二次电池的数量可以为多个，具体数量可根据电池模块的应用和容量来调节。
图4是作为一个示例的电池模块4。参照图4，在电池模块4中，多个二次电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个二次电池5进行固定。
可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个二次电池5容纳于该容纳空间。
在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以根据电池包的应用和容量进行调节。
图5和图6是作为一个示例的电池包1。参照图5和图6，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
装置
本申请的第二方面提供一种装置，所述装置包括本申请第一方面的二次电池。所述二次电池可以用作所述装置的电源，也可以用作所述装置的能量存储单元。所述装置可以但不限于是移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。
所述装置可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模块或电池包。
图7是作为一个示例的装置。该装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
负极活性材料的制备
1)原料破碎：使用机械磨或辊压磨对石油煅后焦进行破碎。该焦原料中的挥发分含量为1重量％、硫含量为0.5重量％。破碎后进行分级处理，以调控所得焦原料的粒径分布。所述焦原料的Dv50＝8μm，(Dv90-Dv10)/Dv50＝1.61。
2)整形和分级：使用整形机对步骤1)所得焦原料进行整形，之后进行分级处理，得到粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50为1.51的前驱体。
3)造粒：将步骤2)所得前驱体与粘结剂混合，使用造粒机对前驱体进行造粒。其中，造粒过程加入的粘结剂用量C2＝10重量％，且C1+C2＝11重量％。
4)石墨化：将步骤3)所得造粒产物加入石墨化炉中，在3000℃下进行石墨化处理，得到人造石墨。
5)包覆：将步骤4)所得人造石墨与有机碳源煤沥青混合，在1050℃下热处理，得到负极活性材料。其中，包覆过程加入的有机碳源用量C3与C1和C2之间满足C1+C2+C3＝14重量％，且C3×残炭率＝2％。
负极极片的制备
将上述制备的负极活性材料、导电剂炭黑(Super P)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC-Na)按96.4:1:1.2:1.4的质量比在适量的去离子水中充分搅拌混合，使其形成均匀的负极浆料；将负极浆料涂覆于负极集流体铜箔的表面上，经干燥、冷压后，得到负极极片。所述负极极片的压实密度为1.65g/cm3，面密度为11mg/cm2。
正极极片的制备
将正极活性材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)、导电剂炭黑(Super P)、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按96:2:2的重量比在适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中充分搅拌混合，使其形成均匀的正极浆料；将正极浆料涂覆于正极集流体铝箔的表面上，经干燥、冷压后，得到正极极片。所述正极极片的压实密度为3.45g/cm3，面密度为19mg/cm2。
电解液的制备
将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)体积比1:1:1混合，然后将LiPF6均匀溶解在上述溶液中得到电解液，其中LiPF6的浓度为1mol/L。
隔离膜
采用聚乙烯薄膜。
二次电池的制备
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，经卷绕后得到电极组件，将电极组件装入外包装中，加入上述电解液，经封装、静置、化成、老化等工序后，得到二次电池。
实施例2～18及对比例1～2
与实施例1不同的是，调控负极极片制备工艺中的相关参数，得到相应的二次电池，详见表1至表6。
测试部分
1)电池的循环性能测试
在25℃下，将实施例和对比例制备得到的锂离子二次电池以1C倍率充电、以1C倍率放电，进行满充满放循环测试，直至电池的放电容量小于初始放电容量的80％，记录锂离子二次电池的循环圈数。
2)电池的快速充电性能测试
在25℃下，将实施例和对比例制备得到的电池以30min充电到80％SOC(State ofCharge，荷电状态)，以0.33C满充到100％SOC，以1C满放，重复10次后，再将电池以30min充电到80％SOC，以0.33C满充到100％SOC，然后拆解出负极极片，并观察负极极片表面析锂情况。如果负极表面未析锂，则将充电至80％SOC的时间以1min为梯度递减再次进行测试，直至负极表面析锂，停止测试，此时的充电至80％SOC的时间(min)+1min即为电池的最大充电能力。
表1：制备参数
表2：测试结果
由实施例1-8与对比例1-2的比较结果可知，本申请提供的负极活性材料包括核和包覆在所述核的至少一部分表面的无定形碳包覆层，所述核包含人造石墨，且负极活性材料受20kN压力粉压前、后的D(3,2)之间满足特定关系，能使负极活性材料在具有较高的克容量的同时，大幅度提高负极活性材料快速传输活性离子的能力、以及在受力时的结构稳定性，从而使采用其的二次电池在具有较高的能量密度的前提下，提升快速充电能力和循环寿命。因此，二次电池能同时兼顾较高的能量密度、快速充电性能和循环性能。
对比例1的负极活性材料的B/A值较高，材料的动力学性能较差，无法实现快速充电。对比例2的负极活性材料的B/A值较低，材料在电池循环过程中的稳定性较差，降低了电池的循环性能。
表3：制备参数
表3中焦原料均为石油系针状焦。
表4：测试结果
由实施例9-13的结果可知，使负极活性材料的粒径分布在适当范围内，更加有利于使电池同时兼顾较高的能量密度、快速充电性能和循环性能。
表5：制备参数
表6：测试结果
由实施例14-18的结果可知，使负极活性材料的粒径在适当范围内，更加有利于使电池同时兼顾较高的能量密度、快速充电性能和循环性能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (25)

1.一种负极活性材料，包括核和覆盖在所述核表面的包覆层，所述核包括人造石墨，所述包覆层包括无定形碳，所述负极活性材料的表面积平均粒径D(3,2)记为A，所述负极活性材料在20kN压力下粉压后的表面积平均粒径D(3,2)记为B，所述负极活性材料满足：72％≤B/A×100％≤82％。
2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料满足：74％≤B/A×100％≤80％。
3.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其中，9μm≤A≤15μm。
4.根据权利要求3所述的负极活性材料，其中，11μm≤A≤13μm。
5.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的体积平均粒径Dv50满足：10μm≤Dv50≤16μm。
6.根据权利要求5所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的体积平均粒径
Dv50满足：12μm≤Dv50≤14μm。
7.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50满足：1.0≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.35。
8.根据权利要求7所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50满足：1.15≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.25。
9.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的体积粒径分布Dv90满足：18μm≤Dv90≤26μm。
10.根据权利要求9所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的体积粒径分布
Dv90满足：20μm≤Dv90≤24μm。
11.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的振实密度为0.9g/cm3～1.15g/cm3。
12.根据权利要求11所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的振实密度为0.95g/cm3～1.05g/cm3。
13.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的石墨化度为90％～96％。
14.根据权利要求13所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的石墨化度为92％～95％。
15.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的粉体OI值为2.0～5.0。
16.根据权利要求15所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的粉体OI值为2.1～4.0。
17.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的克容量C满足：350mAh/g≤C≤356mAh/g。
18.根据权利要求17所述的负极活性材料，其中，所述负极活性材料的克容量C满足：352mAh/g≤C≤354mAh/g。
19.一种二次电池，包括负极极片，所述负极极片包括根据权利要求1-18任一项所述的负极活性材料。
20.一种装置，包括根据权利要求19所述的二次电池。
21.一种负极活性材料的制备方法，包括以下步骤：
a)提供焦原料，所述焦原料的体积平均粒径Dv50为7μm～12μm，所述焦原料的挥发份含量C1满足1％≤C1≤12％；
b)对所述焦原料进行整形、分级处理，得到粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50为1.0～1.55的前驱体；
c)对所述前驱体进行造粒，所述造粒过程加入的粘结剂用量C2满足0％≤C2≤16％，且所述C1和所述C2满足10％≤C1+C2≤16％；
d)对造粒产物在2800℃～3200℃的温度下进行石墨化处理，得到人造石墨；
e)采用有机碳源对所述人造石墨进行包覆，经热处理，以在所述人造石墨的至少一部分表面形成无定形碳包覆层，得到负极活性材料，所述包覆过程加入的有机碳源用量C3与所述C1和所述C2之间满足13％≤C1+C2+C3≤18％，且1.5％≤C3×残炭率≤3.5％；
其中，所述负极活性材料的表面积平均粒径D(3,2)记为A，所述负极活性材料在20kN压力下粉压后的表面积平均粒径D(3,2)记为B，所述负极活性材料满足：72％≤B/A×100％≤82％。
22.根据权利要求21所述的制备方法，其中，所述焦原料的挥发份含量C1满足5％≤
C1≤9％。
23.根据权利要求21所述的制备方法，其中，所述C1和所述C2满足12％≤C1+C2≤14％。
24.根据权利要求21所述的制备方法，其中，所述焦原料还满足如下中的至少之一：
1)所述焦原料包括石油系非针状焦、石油系针状焦中的一种或几种；
2)所述焦原料的粒径分布(Dv90-Dv10)/Dv50为1.2～1.7。
25.根据权利要求23所述的制备方法，其中，所述焦原料包括石油系生焦。
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