锂二次电池用硅-石墨复合电极活性材料、包括其的电极和锂二次电池以及该硅-石墨复合电极活性材料的制备方法技术

本发明专利技术的一实施例提供能够用于二次电池的硅‑石墨复合电极活性材料。本发明专利技术的一实施例的二次电池用硅‑石墨复合电极活性材料可以包括硅与石墨材料混合而成的硅‑石墨复合物作为单位粉末，上述硅‑石墨复合物可以包括石墨材料和位于石墨材料内部的硅，在石墨材料的外部可以不存在硅，或者硅可以仅位于石墨材料的外表面的一部分上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用硅-石墨复合电极活性材料、包括其的电极和锂二次电池以及该硅-石墨复合电极活性材料的制备方法
本专利技术涉及一种锂二次电池用电极活性材料、包括其的电极和二次电池以及上述硅-石墨复合电极活性材料的制备方法，更详细地，涉及通过复合石墨和硅来可以提供高容量、高效率的充放电特性的电极活性材料、包括其的电极和二次电池以及上述电极活性材料的制备方法。
技术介绍
最近，锂二次电池作为用于驱动电子设备的电源受到关注，这种锂二次电池正在被开发，以用于从如手机等的IT设备到电动车辆和能量存储设备的各种目的，且对其的需求也呈大增趋势。随着锂二次电池的应用领域和需求的增加，己经开发了多种锂离子电池结构，且需要与以往相比在容量、寿命、安全性等方面具有更优异的特性。根据这种需求，也正在对二次电池的电极活性材料进行各种研究开发。以往，石墨基材料主要用作锂二次电池的电极活性材料，但由于石墨的每单位质量的容量仅为372mAh/g，因此高容量化有局限性，由此难以充分改善二次电池的性能。作为克服石墨容量极限的方法，提出了用硅(Si)、锡(S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，作为用于二次电池的硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，包括硅与石墨材料混合而成的硅-石墨复合物作为单位粉末，/n上述硅-石墨复合物包括石墨材料和位于石墨材料内部的硅，/n在石墨材料的外部不存在硅，或者硅仅位于石墨材料的外表面的一部分上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181030 KR 10-2018-0131346;20181030 KR 10-2018-011.一种二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，作为用于二次电池的硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，包括硅与石墨材料混合而成的硅-石墨复合物作为单位粉末，
上述硅-石墨复合物包括石墨材料和位于石墨材料内部的硅，
在石墨材料的外部不存在硅，或者硅仅位于石墨材料的外表面的一部分上。


2.根据权利要求1所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，在上述硅-石墨复合电极活性材料包含的硅-石墨复合物中，位于石墨材料的外部的硅相对于整个外表面占据的面积比的平均值为50％或更小。


3.根据权利要求2所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，在上述硅-石墨复合电极活性材料包含的硅-石墨复合物中，位于石墨材料的外部的硅相对于整个外表面占据的面积比的平均值为25％或更小。


4.根据权利要求1所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，在上述硅-石墨复合电极活性材料包含的硅-石墨复合物中，位于石墨材料的外部的硅与在硅-石墨复合物中包含的整个硅之间的重量比平均为20％或更小。


5.根据权利要求4所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，在上述硅-石墨复合电极活性材料包含的硅-石墨复合物中，位于石墨材料的外部的硅与在硅-石墨复合物中包含的整个硅之间的重量比平均为15％或更小。


6.根据权利要求5所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，在上述硅-石墨复合电极活性材料包含的硅-石墨复合物中，位于石墨材料的外部的硅与在硅-石墨复合物中包含的整个硅之间的重量比平均为10％或更小。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，在上述硅-石墨复合物中包含的硅通过化学气相沉积方法以薄膜层形式沉积于石墨材料上而形成。


8.根据权利要求7所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，在上述硅-石墨复合物中包含的硅的含量相对于硅-石墨复合物的总重量大于10wt％。


9.根据权利要求8所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，在上述硅-石墨复合物中包含的硅的含量相对于硅-石墨复合物的总重量大于15wt％。


10.根据权利要求7所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，上述硅通过使用包含SiH4、Si2H6、Si3H8、SiCl4、SiHCl3、Si2Cl6、SiH2Cl2及SiH3Cl中的一种以上的原料气体沉积于石墨材料上。


11.根据权利要求10所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，上述硅以具有20nm至500nm的厚度的薄膜层形式沉积于石墨材料上。


12.根据权利要求10所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，上述硅通过同时供应包含SiH4、Si2H6、Si3H8、SiCl4、SiHCl3、Si2Cl6、SiH2Cl2及SiH3Cl中的一种以上的原料气体和包含碳、氮及锗中的一种以上的辅助气体来沉积于石墨材料上。


13.根据权利要求12所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，沉积于石墨材料上的硅中还包括碳、氮及锗中的一种以上元素。


14.根据权利要求7所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，形成在上述硅-石墨复合物上的硅薄膜层由非晶或准晶硅颗粒形成。


15.根据权利要求7所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，在上述硅-石墨复合物的外表面上进一步形成碳材料的表面覆膜。


16.根据权利要求15所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，上述表面覆膜由与上述石墨材料不同的类型的碳材料形成。


17.根据权利要求16所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，形成上述表面覆膜的碳材料包括煤焦油沥青、石油沥青、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇、聚氯乙烯、乙烯及乙炔中的一种以上。


18.根据权利要求17所述的二次电池用硅-石墨复合电极活性材料，其特征在于，上述碳材料的表面覆膜与硅-石墨复合物的总重量的重量比为15wt％或更小。


19.一种锂二次电池用负极，作为用于锂二次电池的负极，其特征在于，包括电极活性材料，上述电极活性材料包含硅与石墨材料混合而成的硅-石墨复合物作为单位粉末，
上述硅-石墨复合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦洪秀，
申请(专利权)人：秦洪秀，
类型：发明
国别省市：韩国;KR