用于可再充电锂电池的负极活性材料和可再充电锂电池制造技术

提供了一种用于可再充电锂电池的负极活性材料和可再充电锂电池。所述负极活性材料包括结晶碳基材料颗粒，在基于体积基准的颗粒尺寸分布的曲线图中结晶碳基材料颗粒的最大体积％为约20体积％或更大。

Negative electrode active material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery

A negative electrode active material for a rechargeable lithium battery and a rechargeable lithium battery. The negative electrode active material includes a crystalline carbon based material particle, the maximum volume% of the crystalline carbon based material particles in a graph of a particle size distribution based on a volume basis is about 20 volume% or greater.

【技术实现步骤摘要】

公开了一种用于可再充电锂电池的负极活性材料以及一种包括该材料的可再充电锂电池。
技术介绍
可再充电锂电池可以是用于小型便携式电子装置的电源。可再充电锂电池可以使用有机电解质溶液，并且可以具有使用碱性水溶液的比较电池的放电电压的两倍或更高的放电电压，并且可以具有高能量密度。
技术实现思路
实施例可以通过提供一种用于可再充电锂电池的负极活性材料来实现，所述负极活性材料包括结晶碳基材料颗粒，在基于体积基准的颗粒尺寸分布的曲线图中结晶碳基材料颗粒的峰值的最大高度值为约20体积％或更大。在基于体积基准的颗粒尺寸分布的曲线图中峰值的最大高度值可以为约20体积％至约40体积％。结晶碳基材料颗粒的D50(颗粒累积体积％的50％)可以为约3μm至约40μm。结晶碳基材料颗粒的D10(颗粒累积体积％的10％)可以为约1μm至约20μm。结晶碳基材料颗粒的D90(颗粒累积体积％的90％)可以为约5μm至约80μm。结晶碳基材料可以包括天然石墨、人造石墨或它们的组合。实施例可以通过提供一种可再充电锂电池来实现，所述可再充电锂电池包括：负电极，包括公开的负极活性材料；正电极，包括正极活性材料；电解质。附图说明通过参照附图详细描述示例性实施例，特征对于本领域技术人员来讲将变得清楚，在附图中：图1示出基于体积基准的颗粒尺寸分布中峰值的最大高度值(maximumheightvalueofapeak)的曲线图；图2示出根据一个实施例的可再充电锂电池的示意图；图3示出根据示例1和对比示例1的各个负极活性材料根据颗粒直径尺寸的体积％的曲线图；图4示出根据参考示例1和对比示例2至3的各个负极活性材料根据颗粒直径尺寸的体积％的曲线图。具体实施方式现在将在下文中参照附图更充分地描述示例实施例；然而，示例实施例可以以不同的形式实施，且不应被解释为局限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底的和完整的，且这些实施例将把示例性的实施方式充分地传达给本领域技术人员。根据一个实施例的用于可再充电锂电池的负极活性材料可以包括结晶碳基材料颗粒。在示出基于体积基准的颗粒尺寸分布的曲线图中，峰值的最大高度值可以大于或等于约20体积％，例如，约20体积％至约40体积％。在基于体积基准的颗粒尺寸分布的曲线图中，峰值的最大高度值可以表示为h，如图1所示。在基于体积基准的颗粒尺寸分布的曲线图中，大于或等于约20体积％的峰值的最大高度值意为大于或等于约20体积％的颗粒基于100体积％的全部颗粒具有相似的尺寸。在说明书中，D10、D50和D90分别与基于体积基准的累积颗粒尺寸分布(cumulativeparticlesizedistribution)中的累积值对应。在相应的颗粒直径尺寸中，D10表示颗粒累积体积％的10％，D50表示颗粒累积体积％的50％，D90表示颗粒累积体积％的90％。在本说明书中，可以通过激光衍射型颗粒分布分析仪来测量颗粒直径尺寸。颗粒直径尺寸表示颗粒尺寸，例如，颗粒直径。根据一个实施例，在基于体积基准的颗粒尺寸分布中，负极活性材料可以具有大于或等于约20体积％的峰值的最大高度值(例如，最大体积％)，这意为大于或等于约20％的颗粒具有相似的颗粒尺寸。负极活性材料可以具有尖锐的颗粒分布，并且在负极活性材料具有尖锐的颗粒分布(例如，大于或等于约20体积％的峰值的最大高度值，例如，在基于体积基准的颗粒尺寸分布中从约20体积％至约40体积％的范围)时，可以改善急速的充电特性。当这种活性材料用于制造负电极时，不仅可以改善活性质量密度，而且可以保持高的按压性能(pressproperty)，制造高能量密度的可再充电电池。活性质量密度表示活性质量层(例如，通过将活性材料、粘结剂和可选的导电材料添加到溶剂以制备活性材料浆体、将浆体涂覆在集流体上并使其干燥来形成的活性材料层)的密度。当峰值的最大高度值在基于体积基准的颗粒尺寸分布中小于约20体积％时，会使急速的充电特性劣化。当峰值的最大高度值在基于体积基准的颗粒尺寸分布中大于约40体积％时，会难以获得高的活性质量密度。当活性材料具有过于尖锐的颗粒尺寸分布时，活性材料的填充密度(振实密度)会被过于劣化，并且活性材料层会变厚，同时按压性能也会被劣化，并且无法实现高能量密度。当颗粒分布极为尖锐时，会出现按压性能劣化。结晶碳基材料颗粒可以具有范围从约3μm至约40μm的D50。D10可以在约1μm至约20μm的范围内，D90可以在约5μm至约80μm的范围内。当在基于体积基准的颗粒尺寸分布中，负极活性材料具有在所述范围内的峰值的最大高度值以及分别在所述范围内的D50、D10和D90时，可以改善处于高能量密度(高活性质量)的高速率充电性能。在一个实施例中，结晶碳基材料颗粒可以具有范围从约1μm至约100μm的颗粒直径尺寸。在一个实施例中，结晶碳基材料可以是天然石墨、人造石墨或两者的组合。当碳基材料是诸如以硬质碳为例的无定形碳基材料，在基于体积基准的颗粒尺寸分布中，碳基材料可以具有大于或等于约20体积％的峰值的最大高度值时，会使容量和效率显著劣化，碳基材料可能不适合于制造具有高能量密度的快速充电电池。由于与结晶碳基材料不同的无定形碳基材料仅在其具有宽的颗粒分布时可以保证按压性能，所以具有尖锐的颗粒分布的无定形碳基材料无法被制造成合适的负电极。具有这些性能的负极活性材料可以被筛选并调整为具有结晶碳基材料颗粒，所述结晶碳基材料颗粒在基于体积基准的颗粒尺寸分布中具有约20体积％或更大的峰值的最大高度值。可以以任何合适的方法(例如，以气流分类法)执行筛选工艺。本领域技术人员可以广泛地理解气流分类方法的条件调整。根据一个实施例的负极活性材料可以提供具有优异的容量、充电和放电效率和充电特性以及高活性质量密度的可再充电锂电池。例如，根据一个实施例的负极活性材料可以用于制造具有大于或等于约1.70g/cc(例如约1.70g/cc至约1.85g/cc)的高活性质量密度的电极，并且可以有效地应用于高能量密度电池。实施例可以提供包括具有负极活性材料的负电极、具有正极活性材料的正电极和电解质的可再充电锂电池。负电极可以包括集流体和形成在集流体上的负极活性材料层。负极活性材料可以是根据一个实施例的负极活性材料。在负极活性材料层中，基于负极活性材料层的总重量，负极活性材料的量可以是约95wt％至约99wt％。在一个实施例中，负极活性材料层可以包括粘结剂和可选的导电材料。在负极活性材料层中，基于负极活性材料层的总重量，粘结剂的量可以是约1wt％至约5wt％。当负极活性材料层还包括导电材料时，负极活性材料层可以包括约90wt％至约98wt％的负极活性材料、约1wt％至约5wt％的粘结剂和约1wt％至约5wt％的导电材料。粘结剂可以改善负极活性材料颗粒彼此间的粘结性能以及负极活性材料颗粒与集流体间的粘结性能。粘结剂可以包括非水溶性粘结剂、水溶性粘结剂或它们的组合。非水溶性粘结剂包括聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺或它们的组合。水溶性粘结剂可以包括橡胶类粘结剂或聚合物树脂粘结剂。橡胶类粘结剂可以是例如丁苯橡胶、丙烯酸(酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可再充电锂电池的负极活性材料，所述负极活性材料包括：结晶碳基材料颗粒，在基于体积基准的颗粒尺寸分布的曲线图中结晶碳基材料颗粒的最大体积％为20体积％或更大。

【技术特征摘要】
2015.10.27 KR 10-2015-01496411.一种用于可再充电锂电池的负极活性材料，所述负极活性材料包括：结晶碳基材料颗粒，在基于体积基准的颗粒尺寸分布的曲线图中结晶碳基材料颗粒的最大体积％为20体积％或更大。2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，在基于体积基准的颗粒尺寸分布的曲线图中最大体积％为20体积％至40体积％。3.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晟齐，罗载澔，曹佳英，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR