[發明專利]負極活性物質及其制備方法、負電極和可再充電鋰電池

有效

• 申請號: 201910841285.4
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110885083B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 李恩株;羅載澔
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: C01B32/312
• 分類號: C01B32/312;H01M4/133;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0587
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 陳宇;劉燦強

公開了一種負極活性物質及其制備方法、負電極和可再充電鋰電池。所述負極活性物質包括：天然石墨，包括其中組裝有多個初級顆粒的次級顆粒；非晶碳，位于初級顆粒的表面上；以及涂層，包括圍繞次級顆粒的非晶碳，其中，初級顆粒具有約5μm至約15μm的粒徑，次級顆粒具有約8μm至約24μm的粒徑，并且通過X射線衍射分析方法測量的峰強度比I(002)/I(110)小于或等于約120。

技術領域

公開了一種用于可再充電鋰電池的負極活性物質、一種用于制備該負極活性物質的方法、一種包括該負極活性物質的負電極和一種包括該負極活性物質的可再充電鋰電池。

背景技術

由于對移動設備或便攜式電池的不斷增加的需求，已經不斷地進行用于實現可再充電鋰電池的高容量的技術開發。

對于可再充電鋰電池的正極活性物質，已經使用具有能夠嵌入鋰離子的結構的鋰-過渡金屬氧化物，諸如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_1-xCo_xO₂(0≤x1)等。

對于負極活性物質，已經使用包括能夠嵌入和脫嵌鋰的人造石墨、天然石墨以及硬碳的各種類型的碳基活性物質或者包括Si和Sn的Si基活性物質。

發明內容

實施例提供一種用于可再充電鋰電池的負極活性物質，所述可再充電鋰電池由于減少了與電解質溶液的副反應而具有減小的厚度膨脹并且具有改善的循環壽命特性。

實施例提供一種用于制備負極活性物質的方法。

實施例提供一種包括負極活性物質的負電極。

實施例提供一種包括負電極的可再充電鋰電池。

根據實施例，用于可再充電鋰電池的負極活性物質包括：天然石墨，包括其中組裝有多個初級顆粒的次級顆粒；非晶碳，位于初級顆粒的表面上；以及涂層，包括圍繞次級顆粒的非晶碳，其中，初級顆粒具有約5μm至約15μm的粒徑，次級顆粒具有約8μm至約24μm的粒徑，并且通過X射線衍射分析方法測量的峰強度比I(002)/I(110)小于或等于約120。

天然石墨可以是片狀天然石墨。

負極活性物質可以具有小于或等于約2％的孔體積分數。

負極活性物質可以具有約1.0％至約1.5％的孔體積分數。

涂層可以具有約5nm至約50nm的厚度。

負極活性物質可以具有小于或等于約10m²/g的比表面積(BET)。

負極活性物質可以具有約0.7g/cc至約1.3g/cc的振實密度。

負極活性物質可以包括重量比為約90:10至約75:25的天然石墨和非晶碳。

非晶碳可以是軟碳、硬碳、中間相瀝青碳化產物、焙燒焦炭和它們的混合物中的一種。

根據另一實施例，一種制備用于可再充電鋰電池的負極活性物質的方法包括：將天然石墨原料粉碎為具有小顆粒尺寸的初級顆粒；將初級顆粒組裝為次級顆粒，以使次級顆粒球化；將非晶碳前驅體添加到次級顆粒，以制備混合物；以及對混合物進行熱處理。

天然石墨原料可以具有約80μm至約140μm的粒徑，初級顆粒可以具有約5μm至約15μm的粒徑，次級顆粒可以具有約8μm至約24μm的粒徑。

負極活性物質可以包括重量比為約90:10至約75:25的天然石墨和非晶碳。

非晶碳前驅體可以是酚樹脂、呋喃樹脂、環氧樹脂、聚丙烯腈、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、瀝青碳、合成瀝青、石油基瀝青、煤基瀝青、焦油和它們的組合中的一種。