二次电池用负极活性物质及包含该负极活性物质的锂二次电池的制作方法

本发明涉及一种二次电池用负极活性物质及包含该负极活性物质的锂二次电池。更详细地，本发明涉及一种包含不同的物质的二次电池用负极活性物质及由此制造的二次电池。

背景技术：

1、二次电池是可以重复充电和放电的电池，随着信息通信和显示器产业的发展，二次电池广泛用于便携式摄像机、手机、笔记本电脑等便携式电子通讯设备中。二次电池例如可以列举锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等，其中的锂二次电池具有高的工作电压和每单位重量的能量密度，并且有利于充电速度和轻量化，因此正积极地进行开发和应用。

2、锂二次电池例如可以包括：电极组件，其包括正极、负极和分离膜(隔膜)；以及电解液，其浸渍电极组件。所述锂二次电池还可以包括容纳电极组件和电解液的外装材料，例如软包型外装材料。

3、例如，所述负极可以使用碳基活性物质颗粒或硅基活性物质颗粒作为负极活性物质。在进行重复的充电/放电的情况下，所述活性物质颗粒可能会发生颗粒的裂纹等机械损伤和化学损伤，并且可能会发生活性物质颗粒之间的接触性变差和短路问题。

4、在改变负极活性物质的组成和结构以提高活性物质颗粒的稳定性的情况下，电导率降低，因此二次电池的功率可能会变差。因此，需要开发一种可以确保寿命稳定性和功率/容量特性的负极活性物质。

5、例如，韩国公开专利第10-2017-0099748号公开了一种锂二次电池用电极组件及包括该电极组件的锂二次电池。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、本发明的一个技术问题在于，提供一种具有提高的电特性和稳定性的二次电池用负极活性物质。

3、本发明的一个技术问题在于，提供一种具有提高的稳定性和电特性的锂二次电池。

4、技术方案

5、根据示例性的实施方案的负极活性物质可以包含：复合活性物质颗粒，所述复合活性物质颗粒包含硅基活性物质和碳基活性物质；以及碳涂层，所述碳涂层覆盖所述复合活性物质颗粒的表面的至少一部分。所述负极活性物质的d10与d50之比(d10/d50)可以为0.40至0.75。所述d50可以是所述负极活性物质的基于体积的粒度分布的体积分数为50％处的颗粒直径，所述d10可以是所述负极活性物质的基于体积的粒度分布的体积分数为10％处的颗粒直径。

6、根据示例性的实施方案，所述负极活性物质的最小粒径(d最小)与d50之比(d最小/d50)可以为0.3以上。

7、在一些实施方案中，所述负极活性物质的d最小与d50之比(d最小/d50)可以为0.3至0.6。

8、根据示例性的实施方案，所述负极活性物质的d最小可以为2μm以上。例如，所述负极活性物质的最小粒径可以为3-7μm。

9、根据示例性的实施方案，所述负极活性物质的d50可以为5-20μm。

10、根据示例性的实施方案，所述负极活性物质的比表面积可以为2-8m2/g。

11、在一些实施方案中，所述复合活性物质颗粒可以具有所述硅基活性物质的至少一部分包埋在所述碳基活性物质中的结构。

12、在一个实施方案中，所述硅基活性物质的至少一部分可以位于复合活性物质颗粒的表面。

13、根据示例性的实施方案，所述复合活性物质颗粒的硅原子与碳原子的摩尔比可以为0.7以下。

14、根据示例性的实施方案，所述复合活性物质颗粒可以包含形成在内部或表面的多个孔。

15、在一些实施方案中，所述孔的平均直径可以为1-500nm。

16、在一些实施方案中，在所述复合活性物质颗粒的总体积中，所述复合活性物质颗粒的孔隙率可以为0.1-40体积％。

17、根据示例性的实施方案，在所述负极活性物质的总重量中，所述碳涂层的含量可以为0.1-15重量％。

18、在一些实施方案中，所述碳涂层的结晶性可以小于所述碳基活性物质的结晶性。

19、根据示例性的实施方案的二次电池可以包括：负极，所述负极包含所述负极活性物质；以及正极，所述正极与所述负极相对设置。

20、有益效果

21、根据示例性的实施方案，负极活性物质可以包含：复合活性物质颗粒，所述复合活性物质颗粒包含硅基活性物质和碳基活性物质；以及碳涂层，所述碳涂层覆盖所述复合活性物质颗粒的表面的至少一部分。通过硅基活性物质，可以使负极活性物质具有高的能量密度和充放电容量，并且可以通过碳基活性物质来改善负极活性物质的电化学稳定性。此外，碳涂层阻断与电解液的接触，并且防止复合活性物质颗粒的体积膨胀，从而可以提高负极活性物质的结构稳定性。

22、此外，负极活性物质可以具有最小粒径与规定的体积平均粒径之比和体积分数为10％处的粒径与规定的体积平均粒径之比。因此，可以控制具有相对小的尺寸的微粒和具有相对大的尺寸的大颗粒的含量。因此，可以提高锂二次电池的功率特性和寿命特性。

23、通过使负极活性物质具有规定的最小粒径，可以减少与电解液的副反应和由此引起的电解液的消耗，并且可以提高二次电池的容量保持率和高温储存性。通过使负极活性物质具有规定范围的比表面积，可以充分提供负极中的电子/离子的迁移路径。因此，可以提高负极的稳定性的同时确保高容量和高倍率特性。

24、复合活性物质颗粒可以具有多孔结构。因此，可以提高锂离子的嵌入/脱嵌性能，并且可以改善快速充电和充放电特性。

技术特征：

1.一种二次电池用负极活性物质，其包含：

2.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述二次电池用负极活性物质的d最小与d50之比d最小/d50为0.3至0.6。

3.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述二次电池用负极活性物质的最小粒径d最小为2μm以上。

4.根据权利要求3所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述二次电池用负极活性物质的最小粒径d最小为3-7μm。

5.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述二次电池用负极活性物质的d50为5-20μm。

6.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述二次电池用负极活性物质的比表面积为2-8m2/g。

7.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述复合活性物质颗粒具有所述硅基活性物质的至少一部分包埋在所述碳基活性物质中的结构。

8.根据权利要求7所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述硅基活性物质的至少一部分暴露在所述复合活性物质颗粒的表面。

9.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述复合活性物质颗粒中的硅原子与碳原子的摩尔比为0.7以下。

10.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述复合活性物质颗粒的内部或表面包含多个孔。

11.根据权利要求10所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述孔的平均直径为1-500nm。

12.根据权利要求10所述的二次电池用负极活性物质，其中，在所述复合活性物质颗粒的总体积中，所述复合活性物质颗粒的孔隙率为0.1-40体积％。

13.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，在所述二次电池用负极活性物质的总重量中，所述碳涂层的含量为0.1-15重量％。

14.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述碳涂层的结晶性小于所述碳基活性物质的结晶性。

15.一种锂二次电池，其包括：

技术总结
根据示例性的实施方案的二次电池用负极活性物质包含：复合活性物质颗粒，所述复合活性物质颗粒包含碳基活性物质和硅基活性物质；以及碳涂层，所述碳涂层覆盖复合活性物质颗粒的表面的至少一部分。负极活性物质包含不同的物质，因此可以提高结构稳定性和循环特性，并且可以提供具有提高的电化学性能的二次电池。

技术研发人员：俞硕根,朴贵玉,郑周昊
受保护的技术使用者：SK新能源株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16