[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

在審

• 申請號: 202110679416.0
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113823776A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 李重昊;羅載澔;蘇賢;孫寅赫;尹德熒
• 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: 尹淑梅;劉燦強

1.一種用于可再充電鋰電池的負極活性物質，所述負極活性物質包括：

非晶碳基質；

硅顆粒，分散在非晶碳基質中；以及

含氮碳化合物，以向外突出的形式設置在非晶碳基質的表面上。

2.根據權利要求1所述的負極活性物質，其中，含氮碳化合物以海膽型設置在非晶碳基質的表面上。

3.根據權利要求1所述的負極活性物質，其中，含氮碳化合物是半結晶的。

4.根據權利要求1所述的負極活性物質，其中，含氮碳化合物包括哌啶三聚體、哌啶、吡啶、吡咯、苯胺、乙腈、多巴胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三甲胺或其組合。

5.根據權利要求1所述的負極活性物質，其中，非晶碳基質與含氮碳化合物的重量比為1:1至1:2。

6.根據權利要求1所述的負極活性物質，其中，基于負極活性物質的總重量，硅顆粒的量為40wt％至80wt％。

7.根據權利要求1所述的負極活性物質，其中，硅顆粒的粒徑為40nm至250nm。

8.一種制備用于可再充電鋰電池的負極活性物質的方法，所述方法包括以下步驟：

將第一碳氣體注入硅顆粒中并執行熱處理以制備其中分散有硅顆粒的非晶碳基質；以及

使用第二碳氣體和含氮化合物的氣體對非晶碳基質執行沉積工藝，以在非晶碳基質的表面上形成設置為突出到外部的含氮碳化合物。

9.根據權利要求8所述的方法，其中，注入第一碳氣體的步驟是在600℃至800℃的溫度下執行的。

10.根據權利要求8所述的方法，其中，沉積工藝是化學氣相沉積工藝。

11.根據權利要求8所述的方法，其中，沉積工藝是在大于或等于1000℃的溫度下執行的。

12.根據權利要求8所述的方法，其中，第一碳氣體具有比第二碳氣體的分解溫度低的分解溫度。

13.根據權利要求11所述的方法，其中，第一碳氣體是乙烯氣體、乙炔氣體、丙烷氣體、丙烯氣體或其組合。

14.根據權利要求11所述的方法，其中，第二碳氣體是甲烷氣體。

15.根據權利要求8所述的方法，其中，含氮化合物是氨、肼、吡啶、吡咯、苯胺、乙腈或其組合。

16.一種用于可再充電鋰電池的負電極，所述負電極包括：

集流體；以及

負極活性物質層，設置在集流體上并且包括根據權利要求1至7中的任一項所述的負極活性物質。

17.根據權利要求16所述的負電極，其中，基于負極活性物質的總重量，硅顆粒的含量為1wt％至60wt％。

18.一種可再充電鋰電池，所述可再充電鋰電池包括：

負電極，包括根據權利要求1至7中的任一項所述的負極活性物質；

正電極，包括正極活性物質；以及

電解質。