负极活性物质、包括其的负极以及包括负极的锂二次电池制造技术

技术编号:26070555 阅读:34 留言:0更新日期:2020-10-28 16:44
公开了一种负极活性物质、包括负极活性物质的负极以及包括负极的锂二次电池。所述负极活性物质包括:核,包括碳质材料;以及多环化合物,位于核的表面上,多环化合物由式1表示:<式1>

【技术实现步骤摘要】
负极活性物质、包括其的负极以及包括负极的锂二次电池在韩国知识产权局于2019年4月17日提交的第10-2019-0045126号且名称为“AnodeActiveMaterial,AnodeComprisingtheSame,andLithiumSecondaryBatteryComprisingtheAnode”的韩国专利申请以及于2019年10月28日提交的第10-2019-0134817号且名称为“AnodeActiveMaterial,AnodeComprisingtheSame,andLithiumSecondaryBatteryComprisingtheAnode”的韩国专利申请通过引用全部包含于此。
实施例涉及负极活性物质、包括该负极活性物质的负极以及包括该负极的锂二次电池。
技术介绍
锂电池可以用作便携式电子设备(诸如摄像机、移动电话、膝上型计算机等)的电源。可再充电锂二次电池可以能够高速充电,并且每单位重量的能量密度可以是铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池的三倍以上。锂二次电池可以通过使用允许锂离子可逆地嵌入和脱嵌的物质作为正极活性物质和负极活性物质并通过对包括正极活性物质的正极与包括负极活性物质的负极之间的电解质充电来制造。
技术实现思路
实施例可以通过提供负极活性物质来实现,所述负极活性物质包括:核,包括碳质材料;以及多环化合物,位于核的表面上,多环化合物由式1表示:<式1>其中,在式1中,L为单键、取代或未取代的C1-C20亚烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、取代或未取代的C2-C20亚炔基或者取代或未取代的C6-C20亚芳基,R为极性基团或离子基团,m≥2且n≥1,其中,当n为2或更大时,两个或更多个-L-R彼此相同或不同。多环化合物可以通过非共价键结合到核的表面。多环化合物的多环部分可以通过π-π相互作用结合到核的表面。基于100重量份的负极活性物质,多环化合物可以以约0.01重量份至5重量份的量包括在负极活性物质中。核还可以包括可与锂合金化的金属或者可与锂合金化的金属氧化物。核还可以包括可与锂合金化的金属,可与锂合金化的金属可以为Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、Si-Y1合金或Sn-Y2合金,Y1可以为碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、过渡金属、稀土元素或它们的组合,并且不为Si,Y2可以为碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、过渡金属、稀土元素或它们的组合,并且不为Sn。核还可以包括可与锂合金化的金属氧化物,可与锂合金化的金属氧化物可以为由式2表示的硅氧化物:<式2>SiOx,其中,0<x≤2。碳质材料可以位于可与锂合金化的金属氧化物的表面上。碳质材料可以为结晶碳、非晶碳或它们的混合物。在式1中,部分可以为由式2-1至式2-23中的一者表示的部分:L可以为单键;亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基或亚癸基;或者均取代有甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基或癸基的亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基或亚癸基。离子基团可以包括阳离子基团、阴离子基团或它们的组合。R可以为-OH、-CHO、-COOH、-SO3H、-SO4H、-PO4H2、-NH2、-NHRa、-NRaRb、-COO-、-SO3-、-SO4-、-PO4--、-NH3+、-NH2Ra+、-NHRaRb+、-NRaRbRc+或-PRaRbRc+,Ra、Rb和Rc可以均独立地为取代或未取代的C1-C10烷基。m≥4且n可以为1或2。实施例可以通过提供负极来实现,所述负极包括:基底;以及负极活性物质层,位于基底上,其中,负极活性物质层包括根据实施例的负极活性物质和粘合剂,负极活性物质通过非共价键结合到粘合剂。负极活性物质层与基底之间的结合强度可以为0.5gf/mm或更大。实施例可以通过提供锂二次电池来实现,所述锂二次电池包括:负极,包括根据实施例的负极活性物质;正极;以及电解质。相比于负极在第一次充电循环之前的厚度,负极在锂二次电池的第一次充电循环之后的厚度增加率可以为40%或更小。附图说明通过参照附图详细地描述示例性实施例,特征对于本领域技术人员将是明显的,在附图中:图1示出了根据实施例的锂二次电池的结构的示意图;图2示出了示例1以及对比示例1和对比示例2的负极的结合强度测试的结果的图;图3示出了示例5以及对比示例8和对比示例9的半电池在第一充电循环之后的电极厚度增加率的图;图4示出了示例2以及对比示例3和对比示例4的电极的结合强度测试的结果的图;图5示出了示例6以及对比示例10和对比示例11的半电池在单次充电之后的电极厚度增加率的图;图6示出了示例3以及对比示例5和对比示例6的电极的结合强度测试的结果的图;图7示出了示例7以及对比示例12和对比示例13的半电池在单次充电之后的电极厚度增加率的图;图8示出了示例4以及对比示例3和对比示例7的负极的结合强度测试的结果的图;以及图9示出了示例8以及对比示例10和对比示例14的半电池在单次充电之后的电极厚度增加率的图。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,它们可以以不同的形式实施,而不应被解释为限于这里所阐述的实施例。相反,提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的,并将向本领域技术人员充分地传达示例性实施方式。在附图中,为了清楚地说明,可以夸大层和区域的尺寸。还将理解的是,当层或元件被称为“在”另一层或元件“上”时,该层或元件可以直接在所述另一层或元件上,或者也可以存在中间层。另外,还将理解的是,当层被称为“在”两个层“之间”时,该层可以是所述两个层之间的唯一层,或者也可以存在一个或更多个中间层。同样的附图标记始终指同样的元件。如这里使用的,术语“或”以及“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何组合和所有组合。在整个公开中,表述“a、b和c中的至少一个(者/种)”表示仅a、仅b、仅c、a和b两者、a和c两者、b和c两者、a、b和c中的全部或它们的变型。这里使用的术语仅出于描述特定实施例的目的,而不意图限制专利技术构思。如这里使用的,除非上下文另外清楚地指出,否则单数形式“一”、“一个(者/种)”和“该(所述)”也意图包括复数形式。还将理解的是,当术语“包括”和/或“包含”及其变型用在本说明书中时,说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件,但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。根据情况,这里使用的符号“/”可以被解释为“和”或“或”的含义。尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极活性物质,所述负极活性物质包括:/n核,包括碳质材料;以及/n多环化合物,位于核的表面上,多环化合物由式1表示:/n<式1>/n

【技术特征摘要】
20190417 KR 10-2019-0045126;20191028 KR 10-2019-011.一种负极活性物质,所述负极活性物质包括:
核,包括碳质材料;以及
多环化合物,位于核的表面上,多环化合物由式1表示:
<式1>



其中,在式1中,
L为单键、取代或未取代的C1-C20亚烷基、取代或未取代的C2-C20亚烯基、取代或未取代的C2-C20亚炔基或者取代或未取代的C6-C20亚芳基,
R为极性基团或离子基团,
m≥2且n≥1,
其中,当n为2或更大时,两个或更多个-L-R彼此相同或不同。


2.根据权利要求1所述的负极活性物质,其中,多环化合物通过非共价键结合到核的表面。


3.根据权利要求1所述的负极活性物质,其中,多环化合物的多环部分通过π-π相互作用结合到核的表面。


4.根据权利要求1所述的负极活性物质,其中,基于100重量份的负极活性物质,多环化合物以0.01重量份至5重量份的量包括在负极活性物质中。


5.根据权利要求1所述的负极活性物质,其中,核还包括可与锂合金化的金属或者可与锂合金化的金属氧化物。


6.根据权利要求5所述的负极活性物质,其中:
核还包括可与锂合金化的金属,
可与锂合金化的金属为Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、Si-Y1合金或Sn-Y2合金,
Y1为碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、过渡金属、稀土元素或它们的组合,并且不为Si,并且
Y2为碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、过渡金属、稀土元素或它们的组合,并且不为Sn。


7.根据权利要求5所述的负极活性物质,其中:
核还包括可与锂合金化的金属氧化物,
可与锂合金化的金属氧化物为由式2表示的硅氧化物:
<式2>
SiOx,其中,0<x≤2。


8.根据权利要求7所述的负极活性物质,其中,碳质材料位于可与锂...

【专利技术属性】
技术研发人员:李柾玟崔壮旭曺胤植金材玟
申请(专利权)人:三星SDI株式会社首尔大学校产学协力团
类型:发明
国别省市:韩国;KR

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