[發(fā)明專利]二次電池負極用活性物質(zhì)、負極及二次電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202180007767.5
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN114902448A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設計）人: 諸培新;川瀨賢一;片野聰
• 申請（專利權(quán)）人: DIC株式會社
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/36;H01M4/48
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 陳彥;張默

本發(fā)明所要解決的課題在于提供一種具有優(yōu)異的充放電特性(充放電容量、首次庫侖效率及循環(huán)特性)的二次電池負極用活性物質(zhì)。本發(fā)明通過提供一種二次電池負極用活性物質(zhì)來解決上述課題，前述二次電池負極用活性物質(zhì)包含含有填料和基體的復合體，其中，前述填料中含有硅粒子，前述基體含有選自由碳、SiOC和SiOx(0.5x1.5)組成的組中的至少1種以上，前述基體進一步含有氮化物，前述氮化物中的利用X射線光電子能譜法(XPS)得到的N1s的鍵能在超過395eV且405eV以下的范圍內(nèi)具有至少1個以上的峰。

技術領域

本發(fā)明涉及二次電池負極用活性物質(zhì)、含有該二次電池負極用活性物質(zhì)的負極及具有該負極的二次電池。

背景技術

近年來，隨著智能手機等便攜式電子設備的普及，小型、高容量二次電池的需求提高。其中，鋰離子二次電池(有時記載為LIB)正在推進向電動汽車(EV)的急速展開，產(chǎn)業(yè)上的利用范圍持續(xù)擴大。作為鋰離子二次電池的負極材料，廣泛使用碳類的石墨活性物質(zhì)(天然、人工)，但石墨的理論容量密度低(372mAh/g)，隨著鋰離子二次電池構(gòu)成技術的進化，電池容量提高接近極限。

因此，為了鋰離子二次電池的高容量、高能量密度化，正在研究由與鋰離子合金化的硅和使用了它們的氧化物的硅系材料構(gòu)成的活性物質(zhì)。其中，碳氧化硅(以下，有時記載為SiOC)是由陶瓷骨架和自由碳構(gòu)成的材料，該陶瓷骨架由Si、O和C構(gòu)成，與其他種類的高容量活性物質(zhì)相比，具有優(yōu)異的充放電循環(huán)特性而受到關注。但是，由于結(jié)構(gòu)上的限制，具有充放電容量和首次庫侖效率均低的弱點，因此SiOC尚未達到實用。為了解決該課題，研究了將SiOC與硅、硅合金或氧化硅復合化的方法。例如，在專利文獻1中，提出了一種由復合粒子構(gòu)成的鋰離子二次電池用負極材料，該復合粒子相對于SiOC含有5～30體積％的活性物質(zhì)粒子，該活性物質(zhì)粒子由硅粒子或由碳被覆的硅粒子構(gòu)成。另外，還公開了將硅、硅合金或氧化硅的微粒與作為無機粘合劑的SiOC復合化，并且導入了球狀或鱗片狀石墨的硅系無機氧化物復合體粒子(專利文獻2)。進而，公開了通過將市售品的聚硅烷(RD-684A)與納米硅(n-Si)混合、燒成而得到SiOC/n-Si復合材料的方法(非專利文獻1)。

然而，已知所導入的硅、硅合金在充放電時由于體積膨脹、收縮的反復而引起微粉化，從而導電路徑被切斷，因此導致循環(huán)特性的降低。在上述現(xiàn)有技術中，SiOC內(nèi)的化學鍵的研究不充分，而且未考慮添加相的硅等與SiOC之間的結(jié)構(gòu)、性能上的相關性，因此充放電特性的提高(是指同時改善充放電容量、首次庫侖效率和循環(huán)特性)是有限的。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2016-139579號公報

專利文獻2：日本特開2005-310759號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Jan Kaspar等，Silicon oxycarbide/nano-silicon compositeanodes for Li-ion batteries:Considerable influence of nano-crystallinevs.nano-amorphous silicon embedment on the electrochemical properties.Journalof Power Sources,269(2014),164-172.

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

鑒于上述實際情況，本發(fā)明要解決的課題在于，提供具有優(yōu)異的充放電特性(充放電容量、首次庫侖效率和循環(huán)特性)的二次電池負極用活性物質(zhì)。

用于解決課題的手段