[發明專利]負極活性物質、混合負極活性物質材料以及負極活性物質的制備方法

有效

• 申請號: 201880017342.0
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN110419129B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 廣瀨貴一;高橋廣太;松野拓史;酒井玲子;大澤祐介
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/36
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;謝順星

本發明為一種負極活性物質，其含有負極活性物質顆粒，其特征在于，所述負極活性物質顆粒含有硅化合物顆粒，該硅化合物顆粒包含硅化合物(SiO_x：0.5≤x≤1.6)，在所述硅化合物顆粒的通過²⁹Si?MAS?NMR而得到的波譜中，該硅化合物顆粒在化學位移值為?40ppm至?120ppm的范圍內具有三個以上的峰，且在化學位移值為?65±3ppm的范圍內不具有峰。由此，提供一種在用作二次電池的負極活性物質時，可提升循環特性的負極活性物質。

技術領域

本發明涉及一種負極活性物質、混合負極活性物質材料以及負極活性物質的制備方法。

背景技術

近年來，以移動終端等為代表的小型電子設備被廣泛普及，且強烈要求進一步的小型化、輕量化及長壽命化。針對這樣的市場需求，推進了一種特別小型且輕量、并且可獲得高能量密度的二次電池的開發。該二次電池的應用不僅限于小型電子設備，其在以汽車等為代表的大型電子設備、以房屋等為代表的蓄電系統中的應用也正在研究之中。

其中，鋰離子二次電池易于進行小型化及高容量化，并且能夠獲得比鉛電池、鎳鎘電池更高的能量密度，因此備受期待。

上述鋰離子二次電池具備正極及負極、隔膜還有電解液，且負極含有與充放電反應相關的負極活性物質。

作為該負極活性物質，廣泛使用有碳類活性物質，然而根據最近的市場需求，謀求進一步提升電池容量。為了提升電池容量，正在研究使用硅作為負極活性物質材料。其原因在于，硅的理論容量(4199mAh/g)比石墨的理論容量(372mAh/g)大10倍以上，因此可以期待大幅度提升電池容量。對于作為負極活性物質材料的硅材料的開發，不僅針對硅單質進行研究，還針對以合金、氧化物為代表的化合物等進行研究。此外，關于活性物質的形狀，對于碳類活性物質而言，從標準的涂布型到直接沉積在集電體上的一體型皆有研究。

然而，作為負極活性物質，若使用硅作為主要材料，則在充放電時負極活性物質會膨脹和收縮，因此，主要在負極活性物質的表層附近變得容易碎裂。此外，在活性物質內部會生成離子性物質，負極活性物質變為容易碎裂的物質。若負極活性物質的表層碎裂，則會因此而產生新生表面，活性物質的反應面積增加。此時，由于在新生表面發生電解液的分解反應，且在新生表面形成作為電解液的分解物的覆膜，因此會消耗電解液。因此，電池的循環特性會變得容易降低。

迄今為止，為了提升電池的初始效率和循環特性，針對將硅材料作為主要材料的鋰離子二次電池用負極材料、電極結構進行了各種研究。

具體而言，以獲得良好的循環特性和高安全性為目的，使用氣相法來同時沉積硅和非晶二氧化硅(例如參照專利文獻1)。此外，為了獲得高電池容量和安全性，在硅氧化物顆粒的表層設置碳材料(導電材料)(例如參照專利文獻2)。進一步，為了改善循環特性并獲得高輸入輸出特性，制備含有硅和氧的活性物質，并形成氧比率在集電體附近較高的活性物質層(例如參照專利文獻3)。此外，為了提升循環特性，使硅活性物質中含有氧，并以平均含氧量為40at％以下、且在集電體附近的含氧量較多的方式形成(例如參照專利文獻4)。