[發明專利]負極活性物質、其制備方法和鋰二次電池

在審

• 申請號: 201380058984.2
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN104781959A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 入山次郎;川崎大輔;藤井惠美子;芹澤慎;高橋浩雄
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/13
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;穆德駿

1.一種包含硅氧化物的負極活性物質，當對進行至少一次充電后的硅氧化物進行硅的固態NMR(²⁹Si-DDMAS)測定時，所述負極活性物質滿足以下式1和式2，

(式1)0.42≤S1/(S1+S2+S3)≤0.55

(式2)0.21≤S3/(S1+S2+S3)≤0.26，

其中，S1為歸屬于具有Si-Si鍵且具有在0～-15ppm、-55ppm、-84ppm和-88ppm處的峰的Si的一組信號的峰面積的總和，

S2為歸屬于具有Si(OH)_4-n(OSi)_n(n＝3，4)結構且具有在-100ppm和-120ppm處的峰的Si的一組信號的峰面積的總和，

S3為歸屬于具有Si(OLi)_4-n(OSi)_n(n＝0，1，2，3)結構且具有在-66ppm、-74ppm、-85ppm和-96ppm處的峰的Si的一組信號的峰面積的總和。

2.負極活性物質，其中在進行一次充電后滿足所述式1和所述式2的條件。

3.根據權利要求1或2的負極活性物質，其中所述負極活性物質含有用鋰預摻雜的硅氧化物，且在進行至少一次充電后滿足所述式1和所述式2的條件。

4.根據權利要求3的負極活性物質，其中通過采用如下方法中的至少一種，用鋰對硅氧化物進行預摻雜：

(i)利用鋰的熱擴散的方法，和

(ii)電化學摻雜鋰的方法。

5.根據權利要求4的負極活性物質，其中在通過(i)利用鋰的熱擴散進行預摻雜后，通過(ii)電化學摻雜鋰的方法進行預摻雜。

6.一種鋰二次電池，包含負極、正極和電解質，所述負極包含權利要求1～5中至少一項的負極活性物質、粘合劑和集電器。

7.一種用于制造包含硅氧化物的負極活性物質的方法，所述方法包括用鋰對硅氧化物進行摻雜的步驟，

其中在用鋰對硅氧化物進行摻雜的步驟中摻雜鋰，使得當對進行至少一次充電后的硅氧化物進行硅的固態NMR(²⁹Si-DDMAS)測定時滿足以下式1和式2，

(式1)0.42≤S1/(S1+S2+S3)≤0.55

(式2)0.21≤S3/(S1+S2+S3)≤0.26，

其中，S1為歸屬于具有Si-Si鍵且具有在0～-15ppm、-55ppm、-84ppm和-88ppm處的峰的Si的一組信號的峰面積的總和，

S2為歸屬于具有Si(OH)_4-n(OSi)_n(n＝3，4)結構且具有在-100ppm和-120ppm處的峰的Si的一組信號的峰面積的總和，

S3為歸屬于具有Si(OLi)_4-n(OSi)_n(n＝0，1，2，3)結構且具有在-66ppm、-74ppm、-85ppm和-96ppm處的峰的Si的一組信號的峰面積的總和。

8.根據權利要求7的制造負極活性物質的方法，其中通過采用如下方法中的至少一種，用鋰對硅氧化物進行摻雜：

(i)利用鋰的熱擴散的方法，和

(ii)電化學摻雜鋰的方法。

9.根據權利要求8的制造負極活性物質的方法，其中通過(i)利用鋰的熱擴散的方法用鋰對硅氧化物進行摻雜，其后通過(ii)電化學摻雜鋰的方法用鋰對硅氧化物進行摻雜。

10.一種用于包含硅氧化物的負極活性物質的評價方法，所述方法包括：

對進行至少一次充電后的硅氧化物進行硅的固態NMR(²⁹Si-DDMAS)測定，以及根據是否滿足以下式1和式2對負極活性物質進行選擇，

(式1)0.42≤S1/(S1+S2+S3)≤0.55

(式2)0.21≤S3/(S1+S2+S3)≤0.26，

其中，S1為歸屬于具有Si-Si鍵且具有在0～-15ppm、-55ppm、-84ppm和-88ppm處的峰的Si的一組信號的峰面積的總和，

S2為歸屬于具有Si(OH)_4-n(OSi)_n(n＝3，4)結構且具有在-100ppm和-120ppm處的峰的Si的一組信號的峰面積的總和，

S3為歸屬于具有Si(OLi)_4-n(OSi)_n(n＝0，1，2，3)結構且具有在-66ppm、-74ppm、-85ppm和-96ppm處的峰的Si的一組信號的峰面積的總和。