[發(fā)明專(zhuān)利]二次電池用負(fù)極活性物質(zhì)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010169667.X
• 申請(qǐng)日: 2015-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111261865B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹永太;樸勝哲;樸禪;徐僖英;樸智惠;李庸懿;金哲煥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 納新有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/00;H01M4/02;H01M4/04;H01M4/1395;C01B33/113;C01B33/18
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 柳春琦

本發(fā)明公開(kāi)了一種二次電池用負(fù)極活性物質(zhì)及其制備方法。本發(fā)明一實(shí)施例的硅類(lèi)活性物質(zhì)復(fù)合物包含硅及上述硅的至少一部分氧化而成的硅氧化物，相對(duì)于上述硅及上述硅氧化物的總重量，氧的含量限制在9％至20％重量百分比之間。

本申請(qǐng)案是申請(qǐng)日期為2016年10月09日，申請(qǐng)?zhí)枮?01580018810.2，國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/KR2015/003575，發(fā)明名稱(chēng)為“二次電池用負(fù)極活性物質(zhì)及其制備方法”的專(zhuān)利申請(qǐng)案的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二次電池技術(shù)，特別涉及二次電池用負(fù)極活性物質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)

二次電池作為可通過(guò)使用可逆性?xún)?yōu)秀的電極材料來(lái)進(jìn)行充電及放電的電池，代表性地，普遍使用鋰二次電池。上述鋰二次電池不僅可作為智能手機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)及電子紙等IT設(shè)備的小型電源來(lái)使用，還期待作為通過(guò)裝載于汽車(chē)等移動(dòng)工具來(lái)使用或者用于智能電網(wǎng)等供電網(wǎng)絡(luò)的電力儲(chǔ)存場(chǎng)的中大型電源的應(yīng)用。

將鋰金屬作為鋰二次電池的負(fù)極材料來(lái)使用時(shí)，因枝晶的形成，會(huì)產(chǎn)生電池短路或者存在引發(fā)爆炸的危險(xiǎn)性，因此，替代上述鋰金屬，作為負(fù)極，多使用可對(duì)鋰實(shí)施嵌入(intercalation)及脫嵌(deintercalation)，且具有372mAh/g的理論容量的石墨及人造石墨等的結(jié)晶質(zhì)類(lèi)碳或軟碳、硬碳和碳類(lèi)活性物質(zhì)。但是，隨著擴(kuò)大對(duì)二次電池的應(yīng)用，進(jìn)一步需要二次電池的高容量化及高輸出化，由此，可替代碳類(lèi)負(fù)極材料的理論容量，且具有500mAh/g以上容量的硅(Si)、錫(Sn)或鋁(Al)等可與鋰形成合金的非碳類(lèi)負(fù)極材料正備受矚目。

在上述非碳類(lèi)負(fù)極材料中，硅的理論容量達(dá)到約4200mAh/g，由此理論容量最大，因此在容量方面，其應(yīng)用非常重要。但是，由于硅在充電時(shí)，體積會(huì)膨脹到4倍左右，因此，在充電、放電的過(guò)程中，進(jìn)行因體積變化而破壞活性物質(zhì)之間的電連接或者從集電體分離活性物質(zhì)，而且因電解質(zhì)而產(chǎn)生的活性物質(zhì)的侵蝕而導(dǎo)致形成固體電解質(zhì)界面層(SolidElectrolyte?Interface，SEI)等不可逆反應(yīng)，由此使電池壽命劣化，因而在將硅實(shí)用化方面存在障礙。

因此，為了適用硅材料，既要抑制在充電、放電時(shí)的體積變化，又要改善電池的不可逆容量。并且，隨著對(duì)二次電池需求的爆發(fā)性增長(zhǎng)，需要確保既可大量生產(chǎn)又經(jīng)濟(jì)的硅負(fù)極活性物質(zhì)的制備技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題

因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供如下的負(fù)極活性物質(zhì)，即，通過(guò)利用硅來(lái)改善不可逆容量，而且緩解隨著充電、放電發(fā)生的體積變化，從而既提高能量密度，又具有高容量、長(zhǎng)壽命。

并且，本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題在于，提供可經(jīng)濟(jì)、迅速地大量形成具有前述優(yōu)點(diǎn)的硅負(fù)極活性物質(zhì)的制備方法。

解決問(wèn)題的方案

用于解決上述問(wèn)題的本發(fā)明一實(shí)施方式的硅類(lèi)活性物質(zhì)復(fù)合物包含硅及上述硅的至少一部分氧化而成的硅氧化物。相對(duì)于上述硅及上述硅氧化物的總重量，氧的含量限制在9％至20％重量百分比之間。

在一實(shí)施例中，上述硅類(lèi)活性物質(zhì)復(fù)合物包含上述硅的芯部以及包圍上述芯部的硅氧化物殼。上述硅氧化物殼的厚度可以在2nm至30nm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，上述硅氧化物殼的厚度可以在3nm至15nm的范圍內(nèi)。在另一實(shí)施例中，上述硅類(lèi)活性物質(zhì)復(fù)合物可包含硅基質(zhì)以及分散在上述硅基質(zhì)內(nèi)的上述硅氧化物。

上述硅活性物質(zhì)復(fù)合物的平均直徑在30nm至300nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地，上述硅活性物質(zhì)復(fù)合物的平均直徑可以在30nm至200nm的范圍內(nèi)。在一實(shí)施例中，在上述硅類(lèi)活性物質(zhì)復(fù)合物的外圍還可形成有導(dǎo)電層。上述導(dǎo)電層可包含非晶質(zhì)碳膜或?qū)щ娦越饘傺趸锪Ｗ印?/p>