【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本申請(qǐng)要求于2022年8月31日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)?zhí)?0-2022-0110078的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述韓國專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文中。本申請(qǐng)涉及負(fù)極活性材料、制備負(fù)極活性材料的方法、負(fù)極組合物、包含負(fù)極組合物的鋰二次電池用負(fù)極和包含負(fù)極的鋰二次電池。
技術(shù)介紹
1、由于化石燃料的使用迅速增長(zhǎng)，對(duì)使用替代能量或清潔能量的需求日益增加，作為這一趨勢(shì)的一部分，最活躍的研究領(lǐng)域是利用電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)電和儲(chǔ)電領(lǐng)域。
2、目前，利用這種電化學(xué)能的電化學(xué)裝置的代表性實(shí)例包括二次電池，其使用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。
3、隨著對(duì)移動(dòng)裝置的技術(shù)開發(fā)和需求的增加，對(duì)作為能源的二次電池的需求快速增長(zhǎng)。在此類二次電池中，具有高能量密度和電壓、長(zhǎng)循環(huán)壽命和低自放電率的鋰二次電池已經(jīng)商業(yè)化并被廣泛使用。此外，作為用于這種高容量鋰二次電池的電極，已經(jīng)積極地進(jìn)行了關(guān)于每單位體積具有更高能量密度的高密度電極的制備方法的研究。
4、通常，二次電池由正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔膜構(gòu)成。負(fù)極包含用于嵌入和脫嵌來自正極的鋰離子的負(fù)極活性材料，作為所述負(fù)極活性材料，可以使用具有高放電容量的硅系粒子。
5、特別地，隨著近來對(duì)高密度能量電池的需求的增長(zhǎng)，已經(jīng)積極地關(guān)于將容量高達(dá)石墨系材料10倍以上的硅系化合物如si/c或siox一起用作負(fù)極活性材料來增加容量的方法進(jìn)行了研究，盡管作為高容量材料的硅系化合物盡管容量比相關(guān)技術(shù)中使用的石墨高，但存在充電過程中體積快速膨脹使導(dǎo)電路徑斷開，從而導(dǎo)致電池特性劣化的問題。
7、因此，即使在使用硅系活性材料作為負(fù)極活性材料來改善容量性能時(shí)，也需要對(duì)能夠減輕由充放電過程中鋰的嵌入和脫嵌導(dǎo)致的硅破裂現(xiàn)象的硅系活性材料本身進(jìn)行研究。
8、<相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)>
9、(專利文獻(xiàn)1)?日本專利申請(qǐng)公開號(hào)2009-080971
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、技術(shù)問題
2、當(dāng)利用化學(xué)加工方法而不是現(xiàn)有的粉碎加工方法制備硅系活性材料時(shí)，可以調(diào)節(jié)硅系活性材料本身的物理性質(zhì)，從而確認(rèn)了在鋰嵌入/脫嵌反應(yīng)過程中，反應(yīng)均勻發(fā)生、并且施加至硅系活性材料的應(yīng)力減小。此外，通過研究確認(rèn)了當(dāng)通過化學(xué)加工方法制備硅系活性材料時(shí)，能夠控制硅系活性材料本身的晶粒方向分布，并且通過控制晶粒方向能夠均勻進(jìn)行鋰離子嵌入和脫嵌。
3、因此，本申請(qǐng)涉及負(fù)極活性材料、制備負(fù)極活性材料的方法、負(fù)極組合物、包含負(fù)極組合物的鋰二次電池用負(fù)極和包含負(fù)極的鋰二次電池，由此能夠解決上述問題。
4、技術(shù)方案
5、本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方式提供了一種負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料含有包含(220)晶面和(111)晶面的硅系活性材料，其中所述硅系活性材料滿足以下公式1，包含選自由siox?(x=0)和siox?(0<x<2)組成的組的一種以上，并且以100重量份的所述硅系活性材料計(jì)，所述siox?(x=0)的含量是70重量份以上，
6、[公式1]
7、45?≤?(x?/?y)?×?100
8、在公式1中，
9、y意指所述硅系活性材料中(111)晶面的比例，
10、x意指所述硅系活性材料中(220)晶面的比例。
11、另一個(gè)示例性實(shí)施方式提供了一種制備根據(jù)本申請(qǐng)的負(fù)極活性材料的方法，所述方法包括：通過使硅烷氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)將硅系活性材料沉積在晶核表面上；以及獲取沉積在晶核表面上的硅系活性材料，其中所述硅系活性材料滿足公式1。
12、另一個(gè)示例性實(shí)施方式旨在提供一種負(fù)極組合物，所述負(fù)極組合物包含：根據(jù)本申請(qǐng)的負(fù)極活性材料；負(fù)極導(dǎo)電材料；以及負(fù)極粘合劑。
13、另一個(gè)示例性實(shí)施方式旨在提供一種鋰二次電池用負(fù)極，所述鋰二次電池用負(fù)極包含：負(fù)極集電器層；以及設(shè)置在所述負(fù)極集電器層的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上的負(fù)極活性材料層，其中所述負(fù)極活性材料層包含根據(jù)本申請(qǐng)的負(fù)極組合物或其固化產(chǎn)物。
14、最后，提供了一種鋰二次電池，所述鋰二次電池包含：正極；根據(jù)本申請(qǐng)的鋰二次電池用負(fù)極；設(shè)置在所述正極與所述負(fù)極之間的隔膜；以及電解質(zhì)。
15、有益效果
16、本專利技術(shù)的負(fù)極活性材料包含選自由siox?(x=0)和siox?(0<x<2)組成的組的一種以上作為硅系活性材料，并且以100重量份的所述硅系活性材料計(jì)，所述siox?(x=0)的含量是70重量份以上，即，具有純si活性材料，同時(shí)與現(xiàn)有的粉碎加工方法不同，通過控制化學(xué)方法的反應(yīng)條件來制造(硅烷氣體)，因此，本專利技術(shù)的負(fù)極活性材料包含滿足預(yù)定物理性質(zhì)的硅系活性材料。當(dāng)使用如上所述制備的硅系活性材料時(shí)，在充放電過程中的鋰嵌入和脫嵌反應(yīng)時(shí)能夠均勻進(jìn)行反應(yīng)，能夠減小施加到所述硅系活性材料的應(yīng)力以減輕粒子破裂，從而改善電極的使用壽命保持率。
17、特別地，本申請(qǐng)的特征在于，在如上所述制備硅系活性材料時(shí)，控制成滿足上述公式1的范圍的晶粒方向分布。即，當(dāng)像相關(guān)技術(shù)中那樣形成相對(duì)大比例的(111)晶面時(shí)，(111)晶面的鋰遷移率低于(220)晶面，使得在鋰嵌入/脫嵌反應(yīng)過程中，鋰不能均勻進(jìn)出。然而，與相關(guān)技術(shù)中不同，根據(jù)本申請(qǐng)的硅系活性材料包含大比例的(220)晶面，在鋰嵌入/脫嵌反應(yīng)過程中使得鋰均勻進(jìn)出，因此能夠減輕電極表面上的硅破裂現(xiàn)象，因此，所述硅系活性材料的特征在于增強(qiáng)了電極的使用壽命特性。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包含硅系活性材料，所述硅系活性材料包含(220)晶面和(111)晶面，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述硅系活性材料包含選自由球狀硅系活性材料和板狀硅系活性材料組成的組的一種以上，并且
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述硅系活性材料的D50粒度是3?μm以上且10?μm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述硅系活性材料的晶粒尺寸為200?nm以下。
5.一種制備權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的負(fù)極活性材料的方法，所述方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述硅烷氣體包含選自由單硅烷、二氯硅烷和三氯硅烷組成的組的一種以上氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述通過使硅烷氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)將硅系活性材料沉積至晶核表面上是在100℃以上的高溫條件下進(jìn)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述方法還包括：通過使硅烷氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)將硅系活性材料沉積至晶核表面上；隨后通過晶體成核來生長(zhǎng)所述硅系活性材料，
9.
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)極組合物，其中以100重量份的所述負(fù)極組合物計(jì)，所述負(fù)極活性材料的含量是60重量份以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)極組合物，其中所述負(fù)極導(dǎo)電材料包含選自由點(diǎn)狀導(dǎo)電材料、面狀導(dǎo)電材料和線狀導(dǎo)電材料組成的組的一種以上。
12.一種鋰二次電池用負(fù)極，所述鋰二次電池用負(fù)極包含：
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的負(fù)極，其中所述負(fù)極集電器層的厚度是1?μm以上且100?μm以下，并且
14.一種鋰二次電池，所述鋰二次電池包含：
...【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
1.一種負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包含硅系活性材料，所述硅系活性材料包含(220)晶面和(111)晶面，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述硅系活性材料包含選自由球狀硅系活性材料和板狀硅系活性材料組成的組的一種以上，并且
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述硅系活性材料的d50粒度是3?μm以上且10?μm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述硅系活性材料的晶粒尺寸為200?nm以下。
5.一種制備權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的負(fù)極活性材料的方法，所述方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述硅烷氣體包含選自由單硅烷、二氯硅烷和三氯硅烷組成的組的一種以上氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述通過使硅烷氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)將硅系活性材料沉積...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金道鉉，金東赫，李龍珠，全賢敏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：株式會(huì)社LG新能源，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。