[發(fā)明專利]可再充電鋰電池用負(fù)極、其制法和含其的可再充電鋰電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310705922.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN103887507A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 深堀博宣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三星SDI株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/36;H01M10/052
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 金擬粲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于可再充電鋰電池的負(fù)極、其制備方法和包括其的可再充電鋰電池。

背景技術(shù)

基于硅的材料已被提議用作可再充電鋰電池的負(fù)極活性物質(zhì)。當(dāng)基于硅的材料用作負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，基于硅的材料可改善可再充電鋰電池的放電容量。

然而，在充電和放電期間基于硅的材料可經(jīng)歷劇烈的膨脹和收縮。特別地，基于硅的活性物質(zhì)在充電時(shí)膨脹，且在放電時(shí)收縮。因而，在收縮期間基于硅的材料之間的粘結(jié)或?qū)щ娋W(wǎng)絡(luò)可被中斷。因此，當(dāng)基于硅的活性物質(zhì)用作負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，可再充電鋰電池的循環(huán)壽命不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施方式的方面涉及用于可再充電鋰電池的負(fù)極，其改善可再充電鋰電池的循環(huán)壽命特性。

本發(fā)明的實(shí)施方式的方面涉及制備所述用于可再充電鋰電池的負(fù)極的方法。

本發(fā)明的實(shí)施方式的方面涉及包括所述用于可再充電鋰電池的負(fù)極的可再充電鋰電池。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式包括用于可再充電鋰電池的負(fù)極，其包括集流體和位于所述集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，其中所述負(fù)極活性物質(zhì)層包括：包括基于碳的材料的第一活性物質(zhì)；包括第二活性物質(zhì)的復(fù)合材料，所述第二活性物質(zhì)包括基于硅的材料或基于錫的材料，所述第二活性物質(zhì)在其表面上包覆有結(jié)合(combined)粘結(jié)劑和纖維狀導(dǎo)電材料；和粘結(jié)劑，基于所述復(fù)合材料的總量，可以約4重量%-約20重量%的量包覆所述結(jié)合粘結(jié)劑，基于所述復(fù)合材料的總量，可以約1重量%-約5重量%的量包覆所述纖維狀導(dǎo)電材料，且基于所述所述負(fù)極活性物質(zhì)層的總量，以約1重量%-約10重量%的量包括所述粘結(jié)劑。

所述基于硅的材料可包括硅氧化物、含硅合金、或其組合。

所述基于錫的材料可包括錫、錫氧化物、石墨材料與錫的混合物、石墨材料與錫氧化物的混合物、石墨材料與錫和錫氧化物的混合物、含錫合金、或其組合。

基于所述第一活性物質(zhì)和所述第二活性物質(zhì)的總量，可以約3重量%-約80重量%的量包括所述第二活性物質(zhì)。

所述纖維狀導(dǎo)電材料可包括纖維狀碳。

所述纖維狀導(dǎo)電材料可包括碳納米管、碳納米纖維、碳納米管與炭黑的復(fù)合物、碳納米纖維與炭黑的復(fù)合物、或其組合。

所述結(jié)合粘結(jié)劑可包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚丙烯酸、其衍生物、或其組合。

所述粘結(jié)劑可包括苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纖維素、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚烯烴、聚丙烯酸、其衍生物、或其組合。

基于所述負(fù)極活性物質(zhì)層的總量，所述結(jié)合粘結(jié)劑和所述粘結(jié)劑的總含量可為約1.5重量%-約15重量%。

本發(fā)明的另一實(shí)施方式提供包括所述負(fù)極的可再充電鋰電池。

本發(fā)明的又一實(shí)施方式提供制備用于可再充電鋰電池的負(fù)極的方法，其包括將包括基于碳的材料的第一活性物質(zhì)、包括第二活性物質(zhì)的復(fù)合材料和粘結(jié)劑分散在溶劑中以制備漿料，所述第二活性物質(zhì)包括基于硅的材料或基于錫的材料，所述第二活性物質(zhì)在其表面上包覆有結(jié)合粘結(jié)劑和纖維狀導(dǎo)電材料；和將所述漿料施加在集流體上以制備負(fù)極活性物質(zhì)層。

所述復(fù)合材料可通過如下制備：使用機(jī)械化學(xué)方法將所述結(jié)合粘結(jié)劑、所述纖維狀導(dǎo)電材料和所述第二活性物質(zhì)結(jié)合；和熱處理所得物。

另外的實(shí)施方式包括在以下詳細(xì)描述中。

負(fù)極活性物質(zhì)之間的粘結(jié)或?qū)щ娋W(wǎng)絡(luò)可被選擇性地加強(qiáng)，且因此可改善可再充電鋰電池的循環(huán)壽命特性。

附圖說明

現(xiàn)在將在下文中參照附圖更充分地描述實(shí)例實(shí)施方式；然而，它們可以不同的形式體現(xiàn)且不應(yīng)解釋為限于本文中闡述的實(shí)施方式。相反，提供這些實(shí)施方式使得本公開內(nèi)容將是徹底和完整的，且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)實(shí)例實(shí)施方式的范圍。

在附圖中，為了說明的清楚，可放大尺寸。將理解，當(dāng)一個(gè)元件被稱為“在”兩個(gè)元件“之間”時(shí)，其可為在所述兩個(gè)元件之間的唯一元件，或者還可存在一個(gè)或多個(gè)中間元件。相同的附圖標(biāo)記始終是指相同的元件。

表述例如“的至少一個(gè)(種)”當(dāng)在要素列表之前或之后時(shí)，修飾整個(gè)要素列表且不修飾所述列表的單獨(dú)要素。此外，在描述本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí)“可”的使用是指“本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式”。

圖1為顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的可再充電鋰電池的示意性結(jié)構(gòu)的橫截面圖。

圖2為顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于可再充電鋰電池的負(fù)極的結(jié)構(gòu)的圖。

圖3為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的基于硅的材料的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。