[發(fā)明專利]負極活性物質(zhì)、混合負極活性物質(zhì)材料、及負極活性物質(zhì)的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110954346.5
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN113659109A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廣瀨貴一;加茂博道
• 申請（專利權(quán)）人: 信越化學工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/1391;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;謝順星

本發(fā)明提供一種負極活性物質(zhì)，其包含負極活性物質(zhì)顆粒，其特征在于，負極活性物質(zhì)顆粒含有包含硅化合物SiO_x(0.5≦x≦1.6)的硅化合物顆粒，硅化合物顆粒在至少一部分包含晶質(zhì)的Li₂SiO₃，且由²⁹Si?MAS?NMR波譜得到的源自Li₂SiO₃的峰強度A、源自Si的峰強度B、源自Li₂Si₂O₅的峰強度C、及源自SiO₂的峰強度D中，峰強度A具有最強的強度，峰強度A與所述峰強度C滿足下述式1的關(guān)系。由此，提供一種負極活性物質(zhì)，其能夠使制作二次電池的負極時所制作的漿料穩(wěn)定化，且在用作二次電池的負極活性物質(zhì)時，可提高初始充放電特性和循環(huán)特性。3C＜A(式1)。

本申請是申請日為2017年4月10日、中國專利申請?zhí)枮?01780031236.3且發(fā)明名稱為“負極活性物質(zhì)、混合負極活性物質(zhì)材料、及負極活性物質(zhì)的制備方法”的中國專利申請的分案申請，并且本申請要求享有申請?zhí)枮?016-106973的日本申請的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及負極活性物質(zhì)、混合負極活性物質(zhì)材料、及負極活性物質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，以移動終端等為代表的小型電子設(shè)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(fā)。該二次電池的應(yīng)用不僅限于小型電子設(shè)備，其在以汽車等為代表的大型電子設(shè)備、以房屋等為代表的蓄電系統(tǒng)中的應(yīng)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(yīng)相關(guān)的負極活性物質(zhì)。

作為該負極活性物質(zhì)，廣泛使用有碳材料，然而根據(jù)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(zhì)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(zhì)材料的硅材料的開發(fā)，不僅針對硅單質(zhì)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(guān)于活性物質(zhì)的形狀，對于碳材料而言，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(zhì)，若使用硅作為主要材料，則在充放電時負極活性物質(zhì)會膨脹和收縮，因此，主要在負極活性物質(zhì)的表層附近變得容易碎裂。此外，在活性物質(zhì)內(nèi)部生成離子性物質(zhì)，負極活性物質(zhì)變?yōu)槿菀姿榱训奈镔|(zhì)。若負極活性物質(zhì)的表層碎裂則會因此而產(chǎn)生新生表面，活性物質(zhì)的反應(yīng)面積增加。此時，由于在新生表面發(fā)生電解液的分解反應(yīng)，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(huán)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(huán)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(jié)構(gòu)進行了各種研究。

具體而言，以獲得良好的循環(huán)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(shè)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(huán)特性并獲得高輸入輸出特性，制作含有硅和氧的活性物質(zhì)，并形成氧比率在集電體附近較高的活性物質(zhì)層(例如，參照專利文獻3)。此外，為了提升循環(huán)特性，使硅活性物質(zhì)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而形成(例如，參照專利文獻4)。