[發明專利]負極活性物質和包括該負極活性物質的可再充電鋰電池

在審

• 申請號: 202211077351.3
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115799463A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李恩株;金容汐;金載原;羅載澔;沈揆倫
• 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;H01M10/052
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 閔月;楊帆

提供了一種用于可再充電鋰電池的負極活性物質和可再充電鋰電池，負極活性物質包括：多孔硅?碳復合物，包括硅、碳和硅酸鎂(MgSiO₃)，并且具有0.001I_MgSiO3(610)/I_Si(111)0.01的衍射峰強度比I_MgSiO3(610)/I_Si(111)，該衍射峰強度比I_MgSiO3(610)/I_Si(111)是在X射線衍射分析中在2θ＝30°至32°處的MgSiO₃的衍射峰強度I_MgSiO3(610)與在2θ＝27.5°至29.5°處檢測的Si(111)的衍射峰強度I_Si(111)的比。

技術領域

發明涉及負極活性物質和包括該負極活性物質的可再充電鋰電池。

背景技術

電動車輛和ESS(能量存儲系統)市場擴張需要高容量和高效率的電池，并且已經進行了針對使用硅基材料作為電池的負極活性物質的研究。硅基負極活性物質具有表現出高容量和高效率的優點，但是具有與充電和放電期間的體積膨脹相關的缺點。

為了克服這些缺點，已經嘗試將材料與碳基質、氧化硅或硅合金組合。在該背景技術中公開的以上信息僅用于增強對發明的背景的理解，因此，它可以包含不構成對本領域普通技術人員來講在該國已經公知的現有技術的信息。

發明內容

一個實施例提供了一種能夠改善初始效率和循環壽命特性的用于可再充電鋰電池的負極活性物質。

另一實施例提供了一種包括負極活性物質的可再充電鋰電池。

一個實施例提供了一種用于可再充電鋰電池的負極活性物質，該負極活性物質包括：多孔硅-碳復合物，包括硅、碳和硅酸鎂(MgSiO₃)以及孔，并且具有0.001I_MgSiO3(610)/I_Si(111)0.01的衍射峰強度比I_MgSiO3(610)/I_Si(111)，該衍射峰強度比I_MgSiO3(610)/I_Si(111)是在X射線衍射分析中在2θ＝30°至32°處的MgSiO₃的衍射峰強度I_MgSiO3(610)與在2θ＝27.5°至29.5°處檢測的Si(111)的衍射峰強度I_Si(111)的比。

基于負極活性物質的總100wt％，硅酸鎂的量可以是約0.01wt％至約1.0wt％或者約0.01wt％至約0.6wt％。

碳可以是非晶碳，并且非晶碳可以是軟碳、硬碳或它們的組合。

基于負極活性物質的總重量，碳的量可以是約5wt％至約45wt％。

硅-碳復合物可以包括孔，并且碳可以覆蓋在孔的外壁、硅和硅酸鎂上。

孔可以具有約50nm或更大或者約50nm至約500nm的平均尺寸。

負極活性物質可以通過以下步驟來制備：對硅化鎂進行一次熱處理以制備加熱產物；蝕刻加熱產物以制備多孔硅；將多孔硅與非晶碳前驅體混合以制備混合物；以及對混合物進行二次熱處理。

可以在空氣氣氛下進行一次熱處理。可以在約600℃至約700℃下進行約5小時至約30小時的一次熱處理。

可以使用酸進行蝕刻。酸可以是鹽酸。

多孔硅和非晶碳前驅體的混合比按重量比可以是約95:5至約55:45。

可以在約800℃至約1200℃下進行二次熱處理。