[發明專利]負極活性物質復合物、其制備方法、負電極和鋰電池

在審

• 申請號: 202010101253.3
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111628144A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 申昌洙;金榮敏;安諄昊;羅載澔;金載明
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/134;H01M10/052
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 程月;劉燦強

公開了一種負極活性物質復合物、其制備方法、負電極和鋰電池。所述負極活性物質復合物包括核和位于核周圍(圍繞核)的包覆層。核包括非晶碳和硅納米顆粒，包覆層包括非晶碳，并且硅納米顆粒之間的相鄰距離小于或等于約100nm。

技術領域

本公開的示例實施例的一個或更多個方面涉及一種負極活性物質復合物、制備該負極活性物質復合物的方法、包括該負極活性物質復合物的負電極以及包括該負極活性物質復合物的可再充電鋰電池。

背景技術

可再充電鋰電池作為小型便攜式電子裝置的電源近來已經引起關注。可再充電鋰電池使用有機電解質溶液，從而具有使用堿水溶液的常規電池的放電電壓的兩倍高的放電電壓，以及相應地高的能量密度。

已經使用具有能夠嵌入/脫嵌鋰離子的結構的鋰-過渡金屬氧化物(諸如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_1-xCo_xO₂(0x1)等)作為可再充電鋰電池中的正極活性物質。

已經使用能夠嵌入/脫嵌鋰離子的各種碳基材料(諸如人造石墨、天然石墨、硬碳等)作為負極活性物質。近來，為了獲得高容量，已經研究了諸如硅和錫的非碳基負極活性物質。

發明內容

本公開的實施例的一個或更多個方面涉及一種負極活性物質復合物，該負極活性物質復合物由于抑制了與電解質的(多種)副反應而具有減小的膨脹。

本公開的實施例的一個或更多個方面涉及一種制備該負極活性物質復合物的方法。

本公開的實施例的一個或更多個方面涉及一種包括該負極活性物質復合物的負電極。

本公開的實施例的一個或更多個方面涉及一種可再充電鋰電池，該可再充電鋰電池通過包括該負電極而具有改善的初始效率和循環壽命特性。

本公開的一個或更多個示例實施例提供一種負極活性物質復合物，所述負極活性物質復合物包括核和位于核周圍(例如，圍繞核)的包覆層，核包括非晶碳和硅納米顆粒，包覆層包括非晶碳，并且硅納米顆粒之間的相鄰距離(例如，相鄰硅納米顆粒之間的距離)小于或等于約100nm。

硅納米顆粒可以具有約50nm至約150nm的平均粒徑(D50)。

與硅納米顆粒的(111)面對應的X射線衍射(XRD)峰可以具有約0.3°至約7°的半峰全寬(FWHM)測量值。

硅納米顆粒可以具有約2至約8的長徑比。

基于負極活性物質復合物的總重量，可以以約20wt％至約80wt％的量包括硅納米顆粒。

非晶碳可以為軟碳、硬碳、中間相瀝青碳化產物、煅燒焦或它們的任何組合。

基于負極活性物質復合物的總重量，可以以(例如總共)約20wt％至約80wt％的量包括非晶碳。

包覆層可以具有約1nm至約900nm的厚度。

負極活性物質復合物可以具有約2μm至約15μm的平均粒徑(D50)。

負極活性物質復合物的平均孔尺寸可以小于或等于約200nm。

負極活性物質復合物的總孔體積可以小于或等于約3.0×10^-2cm³/g。

負極活性物質復合物可以具有小于或等于約10m²/g的Brunauer–Emmett–Teller(BET)比表面積。

負極活性物質復合物可以由非晶碳和硅納米顆粒組成。在一些實施例中，負極活性物質復合物的核可以不包括(例如，可以排除)石墨。