负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种含有氟化物的负极活性材料，所述负极活性材料包含硅系活性材料粒子，所述硅系活性材料粒子各自包含含有SiO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的二次电池
相关申请的交叉参考本申请要求于2017年6月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2017-0068981的权益，其全部内容通过引用整体并入本文中。
本专利技术涉及负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的二次电池，具体地，所述负极活性材料包含硅系活性材料粒子，所述硅系活性材料粒子包含含有SiOx(0≤x<2)的核和设置在所述核上的涂层，其中所述涂层是碳涂层和聚合物涂层中的任一种，并且所述涂层包含含有碱金属和碱土金属中的至少一种的氟化物。
技术介绍
由于化石燃料的使用迅速增加，对使用替代能源或清洁能源的需求一直在增加。作为其一部分，最活跃的研究领域是使用电化学反应的发电和蓄电领域。目前，使用这种电化学能的电化学装置的典型实例包括二次电池，并且其使用领域逐渐增加。近年来，随着对诸如移动计算机、移动电话和相机的移动装置的技术发展和需求增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度(即高容量)的锂二次电池已经被大量研究，并且还可商购并被广泛使用。通常，二次电池包含正极、负极、电解质和隔膜。负极包含用于嵌入和脱嵌从正极释放的锂离子的负极活性材料。作为负极活性材料，可以使用具有大放电容量的硅系粒子。然而，诸如SiOx(0≤x<2)的硅系粒子具有低的初始效率，并且在充/放电过程中其体积过度变化。因此，出现了电池使用寿命缩短的问题。通常，为了解决这些问题，已经使用了在硅系粒子表面上形成涂层的技术。具体地，在硅系粒子表面上形成碳涂层(韩国专利公开号10-2015-0112746)，或者在其上形成聚合物涂层。然而，当形成聚合物涂层时，出现电池电阻增加的问题。此外，即使形成碳涂层代替聚合物涂层，降低电池电阻的效果也不大。因此，需要开发一种负极活性材料，其中可以在充/放电过程中有效地控制体积变化，并且可以有效地降低负极的电阻。[现有技术文献][专利文献](专利文献1)韩国专利公开号10-2015-0112746
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供负极活性材料，其能够在二次电池充/放电过程中有效地控制体积变化并有效地降低负极的电阻。技术方案根据本专利技术的一个实施方式，提供一种负极活性材料，其包含硅系活性材料粒子，所述硅系活性材料粒子包含含有SiOx(0≤x<2)的核和设置在所述核上的涂层，其中所述涂层是碳涂层和聚合物涂层中的任一种，并且所述涂层包含含有碱金属和碱土金属中的至少一种的氟化物。根据本专利技术的另一实施方式，提供了一种包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的二次电池。有益效果在根据本专利技术一个实施方式的负极活性材料中，所述硅系活性材料粒子的涂层包含含有碱金属和碱土金属中的至少一种的氟化物，使得可以有效地降低包含所述负极活性材料的负极的电阻。结果，可以改善电池的充/放电特性。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本专利技术，用于更清楚地理解本专利技术。应当理解，说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应解释为常用词典中定义的含义。将进一步理解，基于专利技术人为了最好地解释本专利技术而可以合适地定义词语或术语的含义的原则，应将词语或术语解释为具有与其在本专利技术的相关领域和技术构思的上下文中的含义一致的含义。本文中使用的术语仅用于描述示例性实施方式的目的而并不意图限制本专利技术。除非上下文清楚地另有指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数个所指对象。将理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“提供”或“具有”指定所述特征、数字、步骤、操作、要素和/或成分的存在，但不排除一个以上其他特征、数字、步骤、操作、要素、成分和/或其组合的存在或添加。根据本专利技术一个实施方式的负极活性材料包含硅系活性材料粒子，所述硅系活性材料粒子包含含有SiOx(0≤x<2)的核和设置在所述核上的涂层。所述涂层可以是碳涂层和聚合物涂层中的任一种，并且所述涂层可以包含含有碱金属和碱土金属中的至少一种的氟化物。所述核可以包含SiOx(0≤x<2)。所述SiOx(0≤x<2)可以呈包含Si和SiO2的形态。也就是说，x对应于SiOx(0≤x<2)中包含的O对Si的数量比。当所述核包含SiOx(0≤x<2)时，可以改善二次电池的放电容量。更具体地，所述SiOx可以是SiO。所述SiO2可以是结晶SiO2。所述结晶SiO2可以是石英、方石英或鳞石英。所述核的平均粒径(D50)可以为0.1μm至50μm，具体地，可以为1μm至20μm。当满足该平均粒径范围时，抑制了与电解液的副反应，控制了所述核的氧化，并且可以防止初始效率降低，这对于电极制造工序是有利的。在本说明书中，平均粒径(D50)可以定义为基于50％粒径分布的粒径。平均粒径(D50)可以通过使用例如激光衍射法测量。所述激光衍射法通常可以测量从亚微米区域至约几毫米的粒径，导致高再现性和高分辨率。所述涂层可以设置在所述核上，具体地，可以覆盖所述核的至少一部分。所述涂层可包含含有碱金属和碱土金属中的至少一种的氟化物。所述碱金属可以是Li、Na和K中的至少一种，所述碱土金属可以是Mg、Be和Ca中的至少一种。更具体地，所述氟化物可包含LiF、NaF和MgF2中的至少一种。所述涂层包含含有碱金属和碱土金属中的至少一种的氟化物，使得可以有效地降低包含所述硅系活性材料粒子的电池的电阻。因此，可以改善电池的初始效率和使用寿命。基于所述涂层的总重量，所述氟化物的含量可以为0.1重量％至20重量％，具体地，含量可以为0.5重量％至10重量％。当满足上述范围时，可以更有效地降低电池的电阻，并且可以稳定地形成SEI膜。可以在负极活性材料的制造过程中控制上述量。至少一部分所述氟化物可以与所述核间隔开。当形成涂层时，将所述氟化物与涂层形成组合物混合并设置在所述核上，使得至少一部分所述氟化物可以与所述核间隔开。基于所述硅系活性材料粒子的总重量，所述聚合物涂层的含量可以为0.1重量％至50重量％，具体地，含量可以为0.5重量％至20重量％。当满足上述范围时，可以防止负极活性材料的容量和效率降低，并且可以防止负极的电阻增加。所述涂层可以是碳涂层和聚合物涂层中的任一种。所述碳涂层形成在所述核上，从而能够对所述硅系活性材料粒子赋予导电性，并改善包含含有所述硅系活性材料粒子的负极活性材料的二次电池的初始效率、寿命特性和电池容量特性。所述碳涂层可包含无定形碳和结晶碳中的至少一种。所述结晶碳可以进一步改善所述硅系活性材料粒子的导电性。所述结晶碳可包含选自由芴、碳纳米管和石墨烯组成的组中的至少一种。所述无定形碳可以合适地保持所述碳涂层的强度，以抑制所述核的膨胀。所述无定形碳可以是选自由焦油、沥青和其他有机材料组成的组中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极活性材料，包含硅系活性材料粒子，所述硅系活性材料粒子各自包含含有SiO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170602 KR 10-2017-00689811.一种负极活性材料，包含硅系活性材料粒子，所述硅系活性材料粒子各自包含含有SiOx的核和设置在所述核上的涂层，其中0≤x<2，
其中所述涂层是碳涂层和聚合物涂层中的任一种，并且
其中所述涂层包含含有碱金属和碱土金属中的至少一种的氟化物。


2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述氟化物包含LiF、NaF和MgF2中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中基于所述涂层的总重量，所述氟化物的含量为0.1重量％至20重量％。


4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述氟化物的至少一部分与所述核间隔开。


5.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述硅系活性材料粒子呈单一粒子的形态，并且
所述硅系活性材料粒子的平均粒径(D50)为0.1μm至50μm。


6.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述硅系活性材料粒子呈一次粒子的形态并且彼此聚集而形成二次粒子。


7.根据权利要求6所述的负极活性材料，其中所述硅系活性材料粒子的平均粒径(D50)为0.5μm至20μm。


8.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述核还包含金属化合物，
其中所述金属化合物包含金属氧化物和金...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔静贤，李龙珠，金银卿，赵来焕，金东赫，吴一根，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR