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CN116417610A - 负极材料的制备方法、锂离子电池 - Google Patents

负极材料的制备方法、锂离子电池 Download PDF

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CN116417610A CN202111662770.9A CN202111662770A CN116417610A CN 116417610 A CN116417610 A CN 116417610A CN 202111662770 A CN202111662770 A CN 202111662770A CN 116417610 A CN116417610 A CN 116417610A
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冯先杰
张宝瑄
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BTR New Material Group Co Ltd
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Abstract

本申请涉及一种负极材料的制备方法、锂离子电池，包括以下步骤：将粉体原料进行成型处理得到前驱体；将所述前驱体连续加料至石墨化设备的入口，所述前驱体自所述入口向靠近高温区的方向运动，依次经历预热处理和石墨化处理，之后从石墨化设备的出口连续排出，得到负极材料。本申请的制备方法使得材料的形状进行粉‑块状‑粉的转变，本申请成型处理采用可还原的方式使得负极材料结构和形貌未发生改变，解决了传统立式石墨炉无法加工生产粉体原料的问题。

Description

负极材料的制备方法、锂离子电池
技术领域
本申请属于负极材料技术领域，特别涉及一种负极材料的制备方法、锂离子电池。
背景技术
石墨化是负极材料生产中的重要组成部分，现有的石墨化工艺一般在间歇式石墨炉中进行，间歇式石墨炉在物料装炉后不移动，经过升温、石墨化、降温等过程后断电出炉，间歇式石墨炉的石墨化周期较长，成本高，同时，作业过程中产生的粉尘及高温下的烟气排放等容易造成环境污染。
连续式高温炉生产周期短，可以节约生产成本，但是现有的连续式高温炉通常多用于生产增碳剂等对碳量、石墨化度要求较低的碳/石墨产品，其对物料状态及颗粒大小有较高要求，无法实现对粉料的加工，另一方面，现有技术也无法在更高的温度下进行连续化的生产，目前，现有技术的连续式高温炉没有对应配套的石墨制备工艺，无法满足石墨负极行业的性能要求。因此，目前急需一种可以对粉体材料进行加工的连续石墨化制备工艺及石墨化度高的负极材料。
发明内容
本申请为了克服上述缺陷，提供一种负极材料的制备方法、锂离子电池，解决了传统立式石墨炉无法加工生产粉体原料的问题。
第一方面，本申请提供一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：
将粉体原料进行成型处理得到前驱体；
将所述前驱体连续加料至石墨化设备的入口，所述前驱体自所述入口向靠近高温区的方向运动，依次经历预热处理和石墨化处理，之后从石墨化设备的出口连续排出，得到负极材料。
结合第一方面，所述方法包括如下技术特征(1)～(8)中的至少一种：
(1)所述前驱体在所述石墨化处理后还原成所述粉体原料的粒径范围；
(2)所述前驱体在所述石墨化设备中的运动方式包括旋转、滚动、螺旋下降、垂直下落和水平移动中的至少一种；
(3)所述前驱体在所述石墨化设备中自滚动且螺旋下降。
(4)所述石墨化设备的加热方式包括电弧加热、等离子体加热和电阻加热中的至少一种；
(5)所述石墨化设备为立式结构；
(6)所述石墨化设备还包括抽风装置，所述抽风装置设置于炉盖上并与石墨化设备内部连通；
(7)所述石墨化设备还包括抽风装置，所述前驱体的重力大于所述抽风装置产生的吸附力；
(8)所述石墨化设备还包括抽风装置，所述抽风装置主风机的频率为10Hz～20Hz。
结合第一方面，所述方法包括如下技术特征(1)～(6)中的至少一种：
(1)所述粉体原料包括焦类粉料和/或石墨原料；
(2)所述粉体原料包括焦类粉料和/或石墨原料，所述焦类粉料包括石油焦、沥青焦、针状焦、生焦、半煅焦和煅后焦中的至少一种；
(3)所述粉体原料包括焦类粉料和/或石墨原料，所述石墨原料包括鳞片石墨、微晶石墨和球形石墨中的至少一种；
(4)所述粉体原料的中值粒径为5μm～25μm；
(5)所述粉体原料的含碳量大于80％；
(6)所述粉体原料的挥发分小于15％。
结合第一方面，所述方法包括如下技术特征(1)～(12)中的至少一种：
(1)所述成型处理的压力为5MPa～100MPa；
(2)所述成型处理的保压时间为10s～60s；
(3)所述前驱体的平均粒径为5mm～100mm；
(4)所述前驱体的形貌包括颗粒状和块状中的至少一种；
(5)所述前驱体的体积密度为0.8g/cc～1.2g/cc；
(6)所述前驱体的质量为5g～100g；
(7)所述粉体原料的粉体振实密度为T1，所述前驱体还原后的粉体振实密度为T2，其中，T1-T2≤0.03g/cc；
(8)所述成型处理的设备包括模压机、四柱液压机、螺旋挤压机、对辊挤压机、颗粒挤压机和压球机中的至少一种；
(9)所述成型处理后还包括干燥处理的步骤；
(10)所述成型处理后还包括干燥处理的步骤，所述干燥处理的设备包括隧道式干燥机、滚筒式烘干机、网带式干燥机和箱式烘干机中的至少一种；
(11)所述成型处理后还包括干燥处理的步骤，所述干燥处理的温度为100℃～300℃；
(12)所述成型处理后还包括干燥处理的步骤，所述干燥处理的时间为4h～20h。
结合第一方面，在所述成型处理之前还包括将粉体原料与粘合剂和溶剂混合的步骤。
结合第一方面，所述方法包括如下技术特征(1)～(8)中的至少一种：
(1)所述粘合剂包括重油、矿物质油、煤焦油、沥青、石油树脂、酚醛树脂、环氧树脂、古玛隆树脂、土豆淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉、葛粉和木薯粉中的至少一种；
(2)所述溶剂包括水、乙醇、丙酮、苯、甲苯、喹啉、四氢呋喃和四氯化碳中的至少一种；
(3)所述粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比为(10～100)：1：(5～60)；
(4)所述混合包括机械混合和/或机械融合；
(5)所述混合包括机械混合和/或机械融合，所述机械混合的转速为100r/min～500r/min；
(6)所述混合包括机械混合和/或机械融合，所述机械混合的时间为10min～100min；
(7)所述混合包括机械混合和/或机械融合，所述机械融合的转速为200r/min～1000r/min；
(8)所述混合包括机械混合和/或机械融合，所述机械融合的时间为10min～80min。
结合第一方面，将所述前驱体进行石墨化处理之前还包括对所述前驱体进行预炭化处理的步骤，所述方法包括如下技术特征(1)～(6)中的至少一种：
(1)所述预炭化的设备包括辊道窑、推板窑、网带窑、高砂窑和回转窑中的至少一种；
(2)所述预炭化处理的温度为700℃～1500℃；
(3)所述预炭化处理的时间为10h～80h；
(4)所述预炭化处理的保温时间大于1h；
(5)所述预炭化处理在第一保护性氛围中进行；
(6)所述预炭化处理在第一保护性氛围中进行，所述第一保护性氛围包括氮气、氩气、氖气和氙气中的至少一种。
结合第一方面，所述方法包括如下技术特征(1)～(5)中的至少一种：
(1)所述石墨化处理在第二保护性氛围中进行；
(2)所述石墨化处理在第二保护性氛围中进行，所述第二保护性氛围包括氮气、氩气、氖气和氙气中的至少一种；
(3)所述石墨化处理的功率大于等于500KW；
(4)所述石墨化处理的保温温度为2800℃～3500℃；
(5)所述石墨化处理的保温时间为2h～4h。
结合第一方面，所述负极材料包括如下特征(1)～(6)中的至少一种：
(1)所述负极材料关于面积比I004/I110的晶向指数OI值为1.0～3.0；
(2)所述负极材料的中值粒径为10μm～20μm；
(3)所述负极材料的振实密度为0.90g/cm3～1.20g/cm3；
(4)所述负极材料的比表面积为0.5m2/g～5.0m2/g；
(5)所述负极材料的比容量为330mAh/g～370mAh/g；
(6)所述负极材料的压实密度为1.50g/cm3～1.90g/cm3。
第二方面，本申请提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包含根据第一方面所述的制备方法制得的负极材料。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：
本申请通过对粉体原料进行成型处理再进行连续的石墨化处理得到负极材料，使得材料的形状进行粉-块状-粉的转变，本申请采用上述可还原的方式使得负极材料的形貌未发生改变，解决了传统立式石墨炉无法加工生产粉体原料的问题；采用连续的石墨化处理，所有物料通过高温区的温度及时间均相同，不存在温度梯度所造成的受热不均匀的问题，大大降低了负极材料的生产周期及成本，能够提升负极材料的取向及快充性能，能够满足石墨化程度要求高的产品，满足石墨负极行业的生产要求。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请负极材料的制备方法流程图；
图2为本申请实施例1提供的负极材料的SEM图；
图3为本申请实施例1提供的负极材料制成扣式电池的首次充放电曲线图。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例提供一种负极材料的制备方法，如图1所示，为本实施例负极材料制备方法的流程图，包括以下步骤：
步骤S100、将粉体原料进行成型处理得到前驱体；
步骤S200、将前驱体从石墨化设备入口进入，前驱体自该入口向靠近高温区的方向运动，依次经历预热处理和石墨化处理，之后从石墨化设备的出口连续排出，得到负极材料。
本申请通过对粉体原料进行成型处理得到前驱体，再将前驱体进入石墨化设备进行石墨化处理并连续的排出得到负极材料，本申请的制备方法使得材料的形状进行粉-块状-粉的转变，本申请采用可还原的方式使得负极材料的形貌未发生改变，解决了传统立式石墨炉无法对粉体原料进行连续石墨化生产的问题。此外，本申请的前驱体能连续进入及排出石墨化设备使得所有前驱体进行石墨化处理的温度及时间均相同，不存在温度梯度所造成的受热不均匀的问题，大大降低了负极材料的生产周期及成本。
以下结合实施例具体介绍本申请的制备方法：
步骤S100、将粉体原料进行成型处理得到前驱体。
在一些实施方式中，粉体原料包括焦类粉料和/或石墨原料，可以理解的，粉体原料可以是单一的焦类粉料或石墨原料，还可以是焦类粉料和石墨原料的混合。
在一些实施方式中，焦类粉料包括石油焦、沥青焦、针状焦、生焦、半煅焦和煅后焦中的至少一种。
在一些实施方式中，石墨原料包括鳞片石墨、微晶石墨和球形石墨中的至少一种。可以理解的，石墨原料可以是天然石墨，也可以是人造石墨，本申请对于石墨原料的类型不做限制。
在一些实施方式中，粉体原料的中值粒径为5μm～25μm，具体中值粒径可以为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm和25μm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。将粉体原料的中值粒径控制在上述范围内，有利于后续的加工成型处理，优选地，粉体原料的中值粒径为7μm～15μm。
在一些实施方式中，粉体原料的含碳量大于80％，具体地，粉体原料的含碳量可以是82％、85％、88％、90％、93％和95％等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。在本申请限定的范围内，含碳量越高的原料，有利于获得较高的嵌锂容量和循环稳定性，优选地，粉体原料的含碳量大于90％。
在一些实施方式中，粉体原料的挥发分小于15％，具体地，粉体原料的挥发分可以是5％、8％、10％和13％等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。挥发分指的是粉体原料在隔绝空气状态下加热逸出的挥发性气体量，挥发性气体一般为水、二氧化碳等，在制备负极材料的过程中，石墨中挥发分在受热时挥发，在石墨组织内留下空洞，遇到剧烈的温度变化，疏松的结构难以耐受这样的热震，容易开裂，因此，需要将粉体原料的挥发分控制在本申请限定的范围内。
在一些实施方式中，成型处理的设备包括模压机、四柱液压机、螺旋挤压机、对辊挤压机、颗粒挤压机和压球机中的至少一种，优选地，成型设备为四柱液压机，四柱液压机的模具孔径尺寸为φ(10mm～500mm)×(200mm～1000mm)，具体孔径尺寸可以是φ10mm×200mm、φ50mm×500mm、φ100mm×200mm、φ300mm×600mm、φ500mm×200mm、φ500mm×1000mm，优选为φ10mm～300mm×200mm～600mm。
在一些实施方式中，成型处理的压力为5MPa～100MPa，成型处理的压力具体可以为5MPa、10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa和100MPa等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。成型压力大于100MPa，则成型后的块体体积密度及强度过高，不利于后续成型物料的形貌的还原；成型压力小于5MPa，则块体的强度过低，不利于连续石墨化的过程生产。优选地，成型处理的压力为5MPa～50MPa。
在一些实施方式中，成型处理的保压时间为10s～60s，成型处理的保压时间具体可以为10s、20s、30s、40s、50s和60s等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。
本申请对粉体原料进行成型处理的压力和保压时间控制在上述范围内，有利于后续成型物料的形貌的还原，形成最终的粉体材料。
在一些实施方式中，前驱体的平均粒径为5mm～100mm，具体中值粒径可以是5mm、10mm、15mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm和100mm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。
在一些实施方式中，前驱体的形貌包括颗粒状和块状中的至少一种。
在一些实施方式中，前驱体的体积密度为0.8g/cc～1.2g/cc，具体体积密度可以是0.8g/cc、0.85g/cc、0.9g/cc、0.95g/cc、1.0g/cc、1.05g/cc、1.1g/cc、1.15g/cc和1.2g/cc等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。
在一些实施方式中，粉体原料的粉体振实密度为T1，前驱体经还原处理后的粉体振实密度为T2，其中，T1-T2≤0.03g/cc，具体地，粉体原料的振实密度T1和前驱体材料的粉体振实密度T2差值可以是0.01g/cc、0.02g/cc和0.03g/cc等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。在上述范围内，前驱体材料与原料粉体的振实密度差距不大，说明成型处理后的前驱体具有可还原性，即成型处理后的前驱体经粉碎后可还原成粉体，成型处理对粉体原料的粉体形貌不构成破坏。
在成型处理之前还包括将粉体原料与粘合剂和溶剂混合的步骤。
可以理解地，在成型处理之前加入粘合剂，使得成型后的颗粒之间通过粘结剂形成二次颗粒，成型处理后形成的二次颗粒之间粘结强度大、密度高。
在一些实施方式中，粘合剂包括重油、矿物质油、煤焦油、沥青、石油树脂、酚醛树脂、环氧树脂、古玛隆树脂、土豆淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉、葛粉和木薯粉中的至少一种，本申请选择的粘合剂，在高温下可以转化为炭或者石墨类物质，不会对最终产品造成污染。
在一些实施方式中，溶剂包括水、乙醇、丙酮、苯、甲苯、喹啉、四氢呋喃和四氯化碳中的至少一种，溶剂的作用主要是将粘合剂和粉体原料混合，便于后续的成型处理，本申请所选择的溶剂，其在高温下可以挥发，不会对物料产生二次污染。
在一些实施方式中，粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比为(10～100)：1：(5～60)，具体地，粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比可以为10：1：5、20：1：5、30：1：60、50：1：50、80：1：10和100：1：5等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，本申请将粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比控制在上述范围内，有利于后续的成型处理，优选地，粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比为(10～50)：1：(5～30)。
在一些实施方式中，混合的方式包括机械混合和/或机械融合。
在一些实施方式中，机械混合的设备可以是VC混合机、卧式螺带混合机、三维混合机、锥形混合机等，优选为卧式螺带混合机，机械融合的设备可以是机械融合机、加热融合机等。
在一些实施方式中，机械混合的转速为100r/min～500r/min，具体转速可以是100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min和500r/min等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，机械混合的转速为200r/min。
在一些实施方式中，机械混合的时间为10min～100min，具体混合时间可以是10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min和100min等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，机械混合的时间为30min。
在一些实施方式中，机械融合的转速为200r/min～1000r/min，具体转速可以是200r/min、300r/min、400r/min、500r/min、600r/min、700r/min、800r/min、900r/min和1000r/min等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，机械混合的转速为500r/min。
在一些实施方式中，机械融合的时间为10min～80min，具体混合时间可以是10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min和80min等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，机械融合的时间为20min。
焦类原料和/或石墨原料上包覆有粘结剂，采用机械混合和/或机械融合工艺，使粘结剂分散地更加均匀，从而达到理想的成型效果。
在一些实施方式中，在成型处理后还包括干燥处理的步骤。干燥的目的是为了使溶剂挥发，避免对物料产生污染。
在一些实施方式中，干燥处理采用的设备包括隧道式干燥机、滚筒式烘干机、网带式干燥机、箱式烘干机中的至少一种，优选为隧道式干燥机。
在一些实施方式中，干燥处理的温度为100℃～300℃，具体温度为100℃、120℃、170℃、200℃、230℃、250℃、280℃和300℃等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，干燥处理的温度为100℃～200℃。
在一些实施方式中，干燥处理的时间为4h～20h，具体干燥处理的时间可以是4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h和20h等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，干燥处理的时间为4h～10h。
本申请的制备方法，通过将粉体原料经过成型处理获得强度高、密度大的物料，经过混合成型处理实现粉料成型，通过液相包覆后的物料包覆均一性好，造粒后颗粒复合程度高，取向优。
步骤S200、将前驱体连续加料至石墨化设备的入口，前驱体自入口向靠近高温区的方向运动，依次经历预热处理和石墨化处理，之后从石墨化设备的出口连续排出，得到负极材料。
在一些实施方式中，将步骤S100得到的前驱体进行石墨化处理之前还包括对前驱体进行预炭化处理的步骤，预炭化处理使得前驱体中的粘合剂经预炭化后可在前驱体颗粒之间形成架桥，达到对其进行二次造粒的作用，替代了传统石墨负极利用混合加热釜二次造粒的过程。
在一些实施方式中，预炭化处理采用的设备包括辊道窑、推板窑、网带窑、高砂窑、回转窑中的至少一种。
在一些实施方式中，预炭化处理的温度为700℃～1500℃，具体地，预炭化处理的温度可以是700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃和1500℃等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，预炭化处理的时间为900℃～1300℃。
在一些实施方式中，预炭化处理的时间为10h～80h，具体时间为10h、20h、30h、40h、50h、60h、70h和80h等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，预炭化处理的时间为20h～50h。
在一些实施方式中，预炭化处理最高温度的保温时间大于1h，具体预炭化处理最高温度保温时间可以为1.5h、2h、3h和4h等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，预炭化处理最高温度的保温时间大于2h，可以理解地，预炭化处理时温度较多的维持在最高炭化温度，有利于去除前驱体中的可挥发性杂质，从而有利于后续的石墨化，降低最终制备的负极材料的污染问题。
在一些实施方式中，预炭化处理在第一保护性氛围中进行，第一保护性氛围包括氮气、氩气、氖气和氙气中的至少一种。
在一些实施方式中，石墨化处理的温度为2800℃～3500℃，具体温度可以为2800℃、2900℃、3000℃、3100℃、3200℃、3300℃、3400℃、3500℃等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。将石墨化温度控制在上述范围内，有利于材料的石墨化，提高最终制备的负极材料的颗粒形貌和振实密度，有利于后续的加工处理。连续石墨化处理的温度低于2800℃，则不利于杂质微量元素的排出，石墨化处理的温度高于3500℃，则导致炭/石墨材质的气化。优选地，石墨化处理的温度为3000℃～3500℃。
在一些实施方式中，石墨化设备为立式结构。
在一些实施方式中，前驱体在石墨化设备中的运动方式包括旋转、滚动、螺旋下降、垂直下落和水平移动中的至少一种。由于将前驱体为成型处理的块状或颗粒状物质，其在石墨化设备入口进行旋转、滚动、螺旋下降、垂直下落和水平移动中的至少一种运动状态达到炉内指定位置，本申请的前驱体在石墨化设备中下料畅快，效率高。
在一些实施方式中，前驱体在石墨化设备中自滚动且螺旋下降。
在一些实施方式中，石墨化设备的加热方式包括电弧加热、等离子体加热和电阻加热中的至少一种，优选地，采用电弧加热的方式进行加热，通过石墨炉内正极与负极之间产生电弧并形成高温热场，从而确保负极石墨化必需的温度条件。
在一些实施方式中，石墨化设备还包括抽风装置，抽风装置设置于炉盖上并与石墨化设备内部连通。通过抽风装置将石墨化设备内部的气体抽出并通过脱硫装置进行处理，较好的解决了传统敞开式石墨化设备气体排排放所造成环境污染的问题。
在一些实施方式中，前驱体的重力大于抽风装置产生的吸附力，前驱体的质量维持在5g～100g，抽风装置的风机频率为10Hz～20Hz，在上述风机频率范围内使得前驱体不会因风量过大而被抽走。
在一些实施方式中，石墨化设备的入口盖体的温度为500℃～1600℃，石墨化设备的入口盖体的温度例如可以是500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃、1500℃和1600℃等，在上述温度范围内，有利于石墨设备内热平衡的控制。
在一些实施方式中，石墨化处理的时间为8h～50h，具体石墨化时间可以是8h、9h、10h、15h、20h、30h、40h和50h等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，石墨化处理的时间为8h～20h。
具体地，石墨化处理包括升温段、保温段和降温段：
升温段：将前驱体在3h～6h升温至2800℃～3500℃；
保温段：维持在2800℃～3500℃保温2h～4h；
降温段：保温结束后于3h～6h降温至100℃～200℃。
在一些实施方式中，石墨化处理的设备为连续石墨化炉。
在一些实施方式中，石墨化处理在第二保护性氛围中进行。
在一些实施方式中，第二保护性氛围包括氮气、氩气、氖气和氙气中的至少一种。
在一些实施方式中，石墨化处理的功率大于等于500KW，具体功率可以是500KW、600KW、700KW、800KW、900KW、1000KW和1100KW等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，石墨化处理的功率大于等于800KW。
在一些实施方式中，石墨化处理的出料速度为1kg/min～20kg/min，具体出料速度可以是1kg/min、2kg/min、3kg/min、4kg/min、5kg/min、6kg/min、7kg/min、8kg/min、9kg/min、10kg/min、12kg/min、15kg/min、18kg/min和20kg/min等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，石墨化处理的出料速度为1kg/min～10kg/min。将出料速度控制在上述范围内，有利于石墨化过程运行的稳定性。
在一些实施方式中，石墨化处理后还包括冷却处理，冷却处理采用多级水套循环水冷却，使物料在冷却过程中实现快速冷却至室温附近，确保炉子能够在高温条件下连续稳定运行。
可以理解地，将石墨化处理温度、功率和出料速度控制在上述范围内，本申请的石墨化处理的时间远远低于现有的石墨化处理时间，且所有物料通过石墨化处理的高温区的温度及时间均相同，不存在受热不均或温度梯度的问题。能够提高负极材料的容量和压实密度，且物料一致性好。
在一些实施方式中，将石墨化处理后还包括对所得物料进行粉碎处理的步骤，粉碎处理的设备包括气流粉碎机、机械式粉碎机、研磨机中的至少一种，优选地，粉碎采用机械式粉碎机。具体地，机械式粉碎机包括齿式粉碎机、锤式粉碎机、涡轮式粉碎机、压磨式粉碎机、刀式粉碎机和铣削式粉碎机中的至少一种。
在一些实施方式中，粉碎处理得到的负极材料中值粒径为10μm～20μm，具体中值粒径可以是10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm和20μm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，负极材料的中值粒径为12μm～18μm，将负极材料的中值粒径控制在上述范围内，有利于负极材料循环性能的提升。
在一些实施方式中，粉体原料的中值粒径为5μm～25μm，负极材料的中值粒径为10μm～20μm，可以理解的，本申请的制备方法中，前驱体在石墨化处理后还原成粉体原料的粒径范围。
本申请负极材料的制备方法，采用粉体原料进行成型处理得到前驱体，前驱体材料与原料粉体的振实密度差距不大，说明成型处理后的前驱体具有可还原性，即成型处理后的前驱体经粉碎后可还原成粉体，成型处理对粉体原料的粉体形貌不构成破坏。将上述前驱体进行连续的石墨化处理后得到的负极材料颗粒形貌好，振实密度高，成本低，可满足于高端动力或3C类产品的需求。
在一些实施方式中，本申请所制备的负极材料，包括石墨类材料，该负极材料的I004/I110值为1.0～3.0。具体地，该负极材料的面积比通过XRD峰进行积分获得，I004指的是负极材料(004)晶面衍射峰强度，I110指的是负极材料(110)晶面衍射峰强度，I004/I110即石墨负极材料的晶向指数OI值。负极材料的OI值具体可以是1.0、1.2、1.8、2.0、2.5、3.0等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。通过将粉体原料进行成型，在成型处理压力和粘结剂的共同作用下得到二次颗粒，使得制备的负极材料的OI值为1.0～3.0，在上述范围内表明材料的各项同性性能好，在快速充电时锂离子可以从各个方面嵌入到石墨层间，有利于锂离子的快速充电。
在一些实施方式中，负极材料主要包括二次颗粒，二次颗粒包括多个一次颗粒。可以理解的，本申请中“一次颗粒”是指单独存在而不形成凝聚体的粒子。“二次颗粒”是指上述一次粒子聚集或粘结而成的粒子。
在一些实施方式中，负极材料的振实密度为0.90g/cm3～1.20g/cm3，具体振实密度为0.90g/cm3、0.95g/cm3、1.00g/cm3、1.05g/cm3、1.10g/cm3、1.15g/cm3和1.20g/cm3等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，负极材料的中值粒径为0.95g/cm3～1.10g/cm3。
在一些实施方式中，负极材料的比表面积为0.5m2/g～5.0m2/g，具体负极材料的比表面积为0.5m2/g、0.8m2/g、1.0m2/g、1.5m2/g、2.0m2/g、2.5m2/g、3.0m2/g、4.0m2/g和5.0m2/g等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。将负极材料的比表面积控制在上述范围内，有利于提高负极材料的初始效率和输出特性。优选地，负极材料的比表面积为0.8m2/g～3.0m2/g。
在一些实施方式中，负极材料的比容量为330mAh/g～370mAh/g，具体负极材料的比容量可以是330mAh/g、340mAh/g、350mAh/g、360mAh/g和370mAh/g等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，负极材料的比容量为340mAh/g～360mAh/g。
在一些实施方式中，负极材料的压实密度为1.50g/cm3～1.90g/cm3，负极材料的具体压实密度可以是1.50g/cm3、1.60g/cm3、1.70g/cm3、1.80g/cm3和1.90g/cm3等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。优选地，负极材料的压实密度为1.60g/cm3～1.80g/cm3。
在一些实施方式中，本申请还提供一种锂离子电池，锂离子电池包括正极极片、负极极片以及设置于正极极片和负极极片之间的隔离膜。负极极片包括集流体和负极活性物质层。负极活性物质层包括负极活性物质、导电剂和粘结剂。负极活性物质包括上述负极材料。
在一些实施方式中，负极极片的集流体可以包括铜箔、铝箔、镍箔或碳氟集流体中的至少一种。粘结剂可以包括羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、聚丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种。导电剂可以包括导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、VGCF(Vapor GrownCarbon Fiber，气相成长碳纤维)或石墨烯中的至少一种。
在一些实施方式中，正极活性物质层可以包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。正极集流体可以采用Al箔，同样，也可以采用本领域常用的其他正极集流体。
正极极片的导电剂可以包括导电炭黑、片层石墨、石墨烯或碳纳米管中的至少一种。正极极片中的粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。正极活性物质包括但不限于钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴铝酸锂或镍钴锰酸锂中的至少一种，以上正极活性物质可以经过掺杂或包覆处理。
在一些实施方式中，隔离膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。在一些实施例中，隔离膜的厚度在约5μm～500μm的范围内。
在一些实施方式中，锂离子电池还可以包括电解液。在一些实施例中，电解液包括但不限于碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸丙酯(PP)中的至少两种。此外，电解液还可以额外地包括作为电解液添加剂的碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)或二腈化合物中的至少一种。在一些实施例中，电解液还包括锂盐。
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或堆叠成电极件，之后装入例如铝塑膜中进行封装，注入电解液，化成、封装，即制成锂离子电池。然后，对制备的锂离子电池进行性能测试及循环测试。
本领域的技术人员将理解，以上描述的锂离子电池的制备方法仅是实施例。在不背离本申请公开的内容的基础上，可以采用本领域常用的其他方法。
下面分多个实施例对本申请实施例进行进一步的说明。其中，本申请实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
下述实施例与对比例中，预热处理、石墨化处理均在保护性氛围下进行；
下述实施例与对比例中，焦原料碳含量>99％，天然石墨原料的碳含量>95％；各类粘结剂的灰分＜0.1％；重油和焦油的结焦值为10％。
实施例1
(1)将D50为8μm的石油焦原料与木薯粉、水在卧式螺带混合机中进行混合处理，石油焦原料、木薯粉和水的质量比为40:1:10。
(2)将步骤(1)混合处理后的所得料通过四柱液压机(压力为10MPa，模具孔径为φ250×500mm)成型处理得到前驱体，前驱体的质量为25g，体积密度为1.01g/cc。
(3)将前驱体在烘干机中180℃烘干处理8h。
(4)将步骤(3)所得料在辊道窑中经1000℃预炭化，预炭化时间为24h。
(5)将步骤(4)预炭化所得料连续加料至石墨化设备的入口，该预炭化所得料自入口向靠近高温区的方向运动并在高温区进行石墨化处理，将石墨化设备的送电功率控制在1000KW，下料速度控制为10kg/min，使得预炭化所得料在4h升温至3100℃，在3100℃保温3h，保温后经3h冷却至200℃左右，同时，通过抽风装置将石墨化炉内的气体抽出并通过脱硫装置进行处理，风机频率控制为14Hz，石墨化处理结束后将所得物料从石墨化设备的出口连续排出，再经涡轮式粉碎机粉碎，即得本申请的石墨负极材料，如图2所示，为本申请实施例制备的负极材料的SEM图，可以看到材料的表面光滑，形貌较好。
如图3所示，为实施例1制备的负极材料制成扣式电池的首次充放电曲线图，图3中曲线1为放电曲线，图3中曲线2为充电曲线，由图3可以看到本申请负极材料制备的电池具有较高的充放电比容量和首次效率。
实施例2
(1)将D50为8μm的针状焦原料与玉米淀粉、水在卧式螺带混合机中进行混合处理，针状焦原料、玉米淀粉和水的质量比为40:1:10。
(2)将步骤(1)混合处理后的所得料通过压球机成型(模具孔径为φ50×40mm)处理得到前驱体，压力为10MPa，前驱体的质量为10g。体积密度为1.03g/cc。
(3)将前驱体在烘干机中180℃烘干处理8h。
(4)将步骤(3)所得料在辊道窑中经1000℃预炭化，预炭化时间为24h。
(5)将步骤(4)预炭化所得料连续加料至石墨化设备的入口，该预炭化所得料自入口向靠近高温区的方向运动并在高温区进行石墨化处理，将石墨化设备的送电功率控制在1000KW，下料速度控制为10kg/min，使得预炭化所得料在4h升温至3100℃，在3100℃保温3h，保温后经3h冷却至200℃左右，同时，通过抽风装置将石墨化炉内的气体抽出并通过脱硫装置进行处理，风机频率控制为14Hz，连续石墨化炉处理后经涡轮式粉碎机粉碎，即得本申请的石墨负极材料。
实施例3
(1)将D50为8μm的石油焦原料与玉米淀粉、水在卧式螺带混合机中进行混合处理，石油焦原料、玉米淀粉和水的质量比为40:1:10。
(2)将步骤(1)混合处理后的所得料通过颗粒挤压机(模具孔径为φ20×45mm)，成型处理得到前驱体，压力为10MPa，前驱体的质量为8g。体积密度为1.05g/cc。
(3)将前驱体在烘干机中180℃烘干处理8h。
(4)将步骤(3)所得料在辊道窑中经1000℃预炭化，预炭化时间为24h。
(5)将步骤(4)预炭化所得料连续加料至石墨化设备的入口，该预炭化所得料自入口向靠近高温区的方向运动并在高温区进行石墨化处理，将石墨化设备的送电功率控制在1000KW，下料速度控制为10kg/min，使得预炭化所得料在4h升温至3100℃，在3100℃保温3h，保温后经3h冷却至200℃左右，同时，通过抽风装置将石墨化炉内的气体抽出并通过脱硫装置进行处理，风机频率控制为15Hz，连续石墨化炉处理后经涡轮式粉碎机粉碎，即得本申请的石墨负极材料。
实施例4
(1)将D50为8μm的石油焦原料与木薯粉、水在卧式螺带混合机中进行混合处理，石油焦原料、木薯粉和水的质量比为40:1.2:10。
(2)将步骤(1)混合处理后的所得料通过对辊挤压机(模具孔径为φ20×40mm)成型处理得到前驱体，压力为10MPa，前驱体的质量为6g。体积密度为1.06g/cc。
(3)将前驱体在烘干机中180℃烘干处理8h。
(4)将步骤(3)所得料在辊道窑中经1000℃预炭化，预炭化时间为24h。
(5)将步骤(4)预炭化所得料连续加料至石墨化设备的入口，该预炭化所得料自入口向靠近高温区的方向运动并在高温区进行石墨化处理，将石墨化设备的送电功率控制在900KW，下料速度控制为8kg/min，使得预炭化所得料在4h升温至3100℃，在3100℃保温3h，保温后经3h冷却至200℃左右，同时，通过抽风装置将石墨化炉内的气体抽出并通过脱硫装置进行处理，风机频率控制为15Hz，连续石墨化炉处理后经涡轮式粉碎机粉碎，即得本申请的石墨负极材料。
实施例5
(1)将D50为8μm的鳞片石墨与木薯粉、水在卧式螺带混合机中进行混合处理，鳞片石墨、木薯粉和水的质量比控制为40:1:10。
(2)将步骤(1)混合处理后的所得料通过螺旋挤压机(模具孔径为φ15×40mm)成型处理得到前驱体，压力为10MPa，前驱体的质量为6g。体积密度为1.14g/cc。
(3)将前驱体在烘干机中180℃烘干处理8h。
(4)将步骤(3)所得料在辊道窑中经1000℃预热，预热时间为24h。
(5)将步骤(4)预炭化所得料连续加料至石墨化设备的入口，该预炭化所得料自入口向靠近高温区的方向运动并在高温区进行石墨化处理，将石墨化设备的送电功率控制在1000KW，下料速度控制为10kg/min，使得预炭化所得料在4h升温至3100℃，在3100℃保温3h，保温后经3h冷却至200℃左右，同时，通过抽风装置将石墨化炉内的气体抽出并通过脱硫装置进行处理，风机频率控制为14Hz，连续石墨化炉处理后经涡轮式粉碎机粉碎，即得本申请的石墨负极材料。
实施例6
与实施例1不同的是，步骤S500中保温温度为2600℃。
实施例7
与实施例1不同的是，步骤S500中保温温度为2800℃。
实施例8
与实施例1不同的是，步骤S500中保温温度为3300℃。
实施例9
与实施例1不同的是，步骤S500中保温温度为3500℃。
实施例10
与实施例1不同的是，步骤S500中保温时间为1.5h。
实施例11
与实施例1不同的是，步骤S500中保温时间为2h。
实施例12
与实施例1不同的是，步骤S500中保温时间为4h。
实施例13
与实施例1不同的是，步骤S500中保温时间为4.5h。
实施例14
与实施例1不同的是，步骤(2)中成型压力为4MPa，所得前驱体的体积密度为0.72g/cc。
实施例15
与实施例1不同的是，步骤(2)中成型压力为5MPa，所得前驱体的体积密度为0.87g/cc。
实施例16
与实施例1不同的是，步骤(2)中成型压力为30MPa，所得前驱体的体积密度为1.02g/cc。
实施例17
与实施例1不同的是，步骤(2)中成型压力为50MPa，所得前驱体的体积密度为1.10g/cc。
实施例18
与实施例1不同的是，步骤(2)中成型压力为100MPa，所得前驱体的体积密度为1.12g/cc。
实施例19
与实施例1不同的是，步骤(2)中成型压力为110MPa，所得前驱体的体积密度为1.23g/cc。
实施例20
与实施例1不同的是，步骤(1)中粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比为9：1：4。
实施例21
与实施例1不同的是，步骤(1)中粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比为10：1：5。
实施例22
与实施例1不同的是，步骤(1)中粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比为100：1：60。
实施例23
与实施例1不同的是，步骤(1)中粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比为105：1：63。
实施例24
与实施例1不同的是，步骤(1)中直接采用D50为8μm的石油焦原料通过四柱液压机进行成型处理。
实施例25
与实施例1不同的是，石油焦原料的中值粒径D50为3μm。
实施例26
与实施例1不同的是，石油焦原料的中值粒径D50为5μm。
实施例27
与实施例1不同的是，石油焦原料的中值粒径D50为15μm。
实施例28
与实施例1不同的是，石油焦原料的中值粒径D50为25μm。
实施例29
与实施例1不同的是，石油焦原料的中值粒径D50为28μm。
对比例1
直接将石油焦原料粉料先装入石墨坩埚内，然后再将石墨坩埚转移至艾奇逊炉内，经石墨化处理得到负极材料。
对比例2
与实施例1不同的是，步骤S500中将第四前驱体装入艾奇逊炉中进行石墨化处理，回料经涡轮式粉碎机粉碎得到负极材料。
对比例3
与实施例5不同的是，步骤S500中将第四前驱体装入艾奇逊炉中进行石墨化处理，回料经涡轮式粉碎机粉碎得到负极材料。
性能测试：
将实施例1～29及对比例1～3制备出的负极材料样品、导电炭黑、PVDF按91.6:1.8:6.6的质量比在N-甲基吡咯烷酮溶液(NMP，AR)中磁力搅拌8h，使其混合均匀。将混合得到的浆料涂布在铜箔上，60℃真空干燥后作为工作电极。采用金属锂作为对电极和参比电极，隔膜为Celgard2325，电解液为1mol·L-1LiPF6-EC(碳酸乙烯酯)/DMC(碳酸二甲酯)/EMC(碳酸甲乙酯)(体积比为1:1:1)，在充满高纯氩气的手套箱中完成CR2016型纽扣电池组装，每组样品制备4只电池。
(1)负极材料测试：
a.采用美国麦克仪器公司的Tristar3000全自动比表面积和孔隙度分析仪测试材料的比表面积。
b.采用马尔文激光粒度测试仪MS3000测试材料粒径范围以及原料颗粒的平均粒径。
c.采用日本理学X射线衍射仪测试材料的结构。
d.采用TESCAN公司的VEGA3扫描电子显微镜观察样品的表面微观组织形貌。
(2)电化学性能测试：
首次放电容量/首次放电效率测试在LAND电池测试仪上进行，充放电条件如下：
1)0.1C放电至5mV，0.09C，0.08C…0.02C放电至0.001V，0.1C充电到1.5V，循环2次；
2)根据活性物质重量，转换并输出4只电池各自首次放电容量及首次放电效率；
3)计算4只电池均值，作为最终首次放电容量及首次放电效率的输出。测试数据入下表1所示：
表1.实施例1～29及对比例1～3
Figure BDA0003450537520000191
Figure BDA0003450537520000201
Figure BDA0003450537520000211
通过表1可以看出，本申请实施例1～29制备的负极材料，粉体原料的粉体振实密度T1和前驱体还原后的粉体振实密度T2差异不大，说明本申请成型处理后的前驱体具有可还原性，且本申请的制备方法对材料的粉体形貌不构成破坏。具体地，本申请通过对粉体原料进行液相包覆并进行成型处理，将粉料转化为颗粒或块状再进行预炭化处理，从而达到管道输送物料的目的，粘合剂经预炭化后可在颗粒之间形成架桥，达到对其进行二次造粒的作用，最后在2800℃～3500℃经连续石墨化处理后得到的物料颗粒形貌好，振实密度高，加工性能优异。由于本申请中石墨化加工过程为连续式作业，所有物料通过高温区的温度及时间均相同一致，不存在受热不均或温度梯度问题，使得制备的负极材料具备产品一致性好、容量高、纯度高和成本低的优点，可满足于高端动力或3C类锂电池产品需求。
在实施例6～9中，石墨化温度过低(实施例6)，导致负极材料的石墨化度和容量性能较差，晶向指数较大，材料的各项同性性能差。
在实施例14～19制备的负极材料中，成型处理压力太小(实施例14)，导致块体的强度降低，导致负极材料的首次效率和石墨化度略差；成型压力太大(实施例19)，导致负极材料体积密度过高，比表面积较小，不利于负极材料形貌的还原。
在实施例24制备的负极材料中，不添加粘合剂和溶剂，直接采用石油焦原料进行成型处理，导致负极材料的容量、石墨化度较差，晶向指数较大，材料的各项同性性能差。
本申请所述方法制备的负极材料实施例1～5的振实密度、比表面积、首次可逆容量、石墨化度等指标与对比例1～3的均接近，而本申请实施例1～5的OI值(I004/I110)明显较对比例1～3的小，说明本申请的制备方法制备的负极材料取向更优。
对比例2和对比例3未经过成型处理，其制备的负极材料的OI值(I004/I110)明显要高，粉末取向差，不利于锂离子的嵌入和迁移。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将粉体原料进行成型处理得到前驱体；及
将所述前驱体连续加料至石墨化设备的入口，所述前驱体自所述入口向靠近高温区的方向运动，依次经历预热处理和石墨化处理，之后从石墨化设备的出口连续排出，得到负极材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下技术特征(1)～(8)中的至少一种：
(1)所述前驱体在所述石墨化处理后还原成所述粉体原料的粒径范围；
(2)所述前驱体在所述石墨化设备中的运动方式包括旋转、滚动、螺旋下降、垂直下落和水平移动中的至少一种；
(3)所述前驱体在所述石墨化设备中自滚动且螺旋下降；
(4)所述石墨化设备的加热方式包括电弧加热、等离子体加热和电阻加热中的至少一种；
(5)所述石墨化设备为立式结构；
(6)所述石墨化设备还包括抽风装置，所述抽风装置设置于炉盖上并与石墨化设备内部连通；
(7)所述石墨化设备还包括抽风装置，所述前驱体的重力大于所述抽风装置产生的吸附力；
(8)所述石墨化设备还包括抽风装置，所述抽风装置主风机的频率为10Hz～20Hz。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下技术特征(1)～(6)中的至少一种：
(1)所述粉体原料包括焦类粉料和/或石墨原料；
(2)所述粉体原料包括焦类粉料和/或石墨原料，所述焦类粉料包括石油焦、沥青焦、针状焦、生焦、半煅焦和煅后焦中的至少一种；
(3)所述粉体原料包括焦类粉料和/或石墨原料，所述石墨原料包括鳞片石墨、微晶石墨和球形石墨中的至少一种；
(4)所述粉体原料的中值粒径为5μm～25μm；
(5)所述粉体原料的含碳量大于80％；
(6)所述粉体原料的挥发分小于15％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下技术特征(1)～(12)中的至少一种：
(1)所述成型处理的压力为5MPa～100MPa；
(2)所述成型处理的保压时间为10s～60s；
(3)所述前驱体的平均粒径为5mm～100mm；
(4)所述前驱体的形貌包括颗粒状和块状中的至少一种；
(5)所述前驱体的体积密度为0.8g/cc～1.2g/cc；
(6)所述前驱体的质量为5g～100g；
(7)所述粉体原料的粉体振实密度为T1，所述前驱体还原后的粉体振实密度为T2，其中，T1-T2≤0.03g/cc；
(8)所述成型处理的设备包括模压机、四柱液压机、螺旋挤压机、对辊挤压机、颗粒挤压机和压球机中的至少一种；
(9)所述成型处理后还包括干燥处理的步骤；
(10)所述成型处理后还包括干燥处理的步骤，所述干燥处理的设备包括隧道式干燥机、滚筒式烘干机、网带式干燥机和箱式烘干机中的至少一种；
(11)所述成型处理后还包括干燥处理的步骤，所述干燥处理的温度为100℃～300℃；
(12)所述成型处理后还包括干燥处理的步骤，所述干燥处理的时间为4h～20h。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述成型处理之前还包括将粉体原料与粘合剂和溶剂混合的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下技术特征(1)～(8)中的至少一种：
(1)所述粘合剂包括重油、矿物质油、煤焦油、沥青、石油树脂、酚醛树脂、环氧树脂、古玛隆树脂、土豆淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉、葛粉和木薯粉中的至少一种；
(2)所述溶剂包括水、乙醇、丙酮、苯、甲苯、喹啉、四氢呋喃和四氯化碳中的至少一种；
(3)所述粉体原料、粘合剂和溶剂的质量比为(10～100)：1：(5～60)；
(4)所述混合包括机械混合和/或机械融合；
(5)所述混合包括机械混合和/或机械融合，所述机械混合的转速为100r/min～500r/min；
(6)所述混合包括机械混合和/或机械融合，所述机械混合的时间为10min～100min；
(7)所述混合包括机械混合和/或机械融合，所述机械融合的转速为200r/min～1000r/min；
(8)所述混合包括机械混合和/或机械融合，所述机械融合的时间为10min～80min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述前驱体进行石墨化处理之前还包括对所述前驱体进行预炭化处理的步骤，所述方法包括如下技术特征(1)～(6)中的至少一种：
(1)所述预炭化处理的设备包括辊道窑、推板窑、网带窑、高砂窑和回转窑中的至少一种；
(2)所述预炭化处理的温度为700℃～1500℃；
(3)所述预炭化处理的时间为10h～80h；
(4)所述预炭化处理的保温时间大于1h；
(5)所述预炭化处理在第一保护性氛围中进行；
(6)所述预炭化处理在第一保护性氛围中进行，所述第一保护性氛围包括氮气、氩气、氖气和氙气中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下技术特征(1)～(5)中的至少一种：
(1)所述石墨化处理在第二保护性氛围中进行；
(2)所述石墨化处理在第二保护性氛围中进行，所述第二保护性氛围包括氮气、氩气、氖气和氙气中的至少一种；
(3)所述石墨化处理的功率大于等于500KW；
(4)所述石墨化处理的保温温度为2800℃～3500℃；
(5)所述石墨化处理的保温时间为2h～4h。
9.根据权利要求1～8任一项所述的方法，其特征在于，所述负极材料包括如下特征(1)～(6)中的至少一种：
(1)所述负极材料关于面积比I004/I110的晶向指数OI值为1.0～3.0；
(2)所述负极材料的中值粒径为10μm～20μm；
(3)所述负极材料的振实密度为0.90g/cm3～1.20g/cm3；
(4)所述负极材料的比表面积为0.5m2/g～5.0m2/g；
(5)所述负极材料的比容量为330mAh/g～370mAh/g；
(6)所述负极材料的压实密度为1.50g/cm3～1.90g/cm3。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含根据权利要求～1～9任一项所述的制备方法制得的负极材料。
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