用于可再充电锂电池的负极活性物质和可再充电锂电池制造技术

公开了一种用于可再充电锂电池的负极活性物质和一种包括该负极活性物质的可再充电锂电池，所述负极活性物质包括：二次颗粒，多个天然石墨一次颗粒团聚在二次颗粒中，二次颗粒包括孔；以及非晶碳，定位在孔中，其中，在负极活性物质的剖面中，基于负极活性物质的总面积100％，非晶碳的面积是约10％至约30％。非晶碳的面积是约10％至约30％。非晶碳的面积是约10％至约30％。

【技术实现步骤摘要】
用于可再充电锂电池的负极活性物质和可再充电锂电池


[0001]该专利技术涉及一种用于可再充电锂电池的负极活性物质和一种包括该负极活性物质的可再充电锂电池。

技术介绍

[0002]由于对移动设备或便携式电池的需求的增加，已经不断地进行用于实现可再充电锂电池的高容量的技术开发。
[0003]对于可再充电锂电池的正极活性物质，已经使用具有能够嵌入锂离子的结构的诸如LiCoO2、LiMn2O4、LiNi1‑
x
Co
x
O2(0<x<1)等的锂
‑
过渡金属氧化物。
[0004]对于负极活性物质，已经使用包括Si和Sn的Si基活性材料，或者包括能够嵌入和脱嵌锂离子的人造石墨、天然石墨和硬碳的各种碳基材料。
[0005]在该
技术介绍
部分公开的以上信息仅用于增强对专利技术的背景的理解，因此，它可能包含不形成对本领域普通技术人员而言在本国已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]一个实施例提供了一种表现出良好的安全性和优异的循环寿命特性的用于可再充电锂电池的负极活性物质。
[0007]另一实施例提供了一种制备负极活性物质的方法。
[0008]又一实施例提供了一种包括负极活性物质的可再充电锂电池。
[0009]根据一个实施例，提供了一种负极活性物质，该负极活性物质包括：二次颗粒，其中团聚有多个天然石墨一次颗粒，二次颗粒包括孔；以及非晶碳，定位在孔中，其中，在负极活性物质的剖面中，基于负极活性物质的总面积100％，非晶碳的面积是约10％至约30％。
[0010]一次颗粒可以具有约5μm至约15μm的粒径。
[0011]二次颗粒可以具有约8μm至约24μm的粒径。
[0012]天然石墨可以是片状石墨。
[0013]天然石墨可以是具有长轴和短轴的片状石墨，并且长轴的长度是约5μm至约15μm。
[0014]二次颗粒还包括位于二次颗粒的表面上的非晶碳。
[0015]负极活性物质可以包括基于负极活性物质的总重量100wt％的约1wt％至约9wt％的量的非晶碳。
[0016]另一实施例提供了一种制备负极活性物质的方法，该方法包括以下步骤：将非晶碳前体与包括孔的、团聚的天然石墨一次颗粒的二次颗粒混合以制备混合物；控制混合物的压力；将所得产物保持在非晶碳前体的粘度是约100cP至约1000cP时的温度下；粉碎获得的材料；以及热处理所得材料。
[0017]非晶碳前体可以具有约200℃至约300℃的软化点。
[0018]非晶碳前体的粘度是约100cP至约1000cP时的温度可以是约350℃至约400℃。
[0019]可以在约950℃至约1400℃下执行热处理。
[0020]可以使用通过施加约10MPa至约100MPa的压力的加压工艺或使用通过以约
‑
0.1MPa至约
‑
1.0MPa的压力降压的减压工艺进行控制混合物的压力。根据一个实施例，控制压力的步骤可以是通过施加压力的加压工艺。
[0021]该方法还可以包括在控制压力之后且在保持温度之前筛分所得产物。
[0022]又一实施例提供了一种可再充电锂电池，该可再充电锂电池包括：负电极，包括负极活性物质；正电极，包括正极活性物质；以及电解质。
[0023]用于可再充电锂电池的负极活性物质可以表现出优异的充电倍率特性和放电倍率特性。
附图说明
[0024]图1是示意性地示出根据一个实施例的可再充电锂电池的结构的图。
[0025]图2是根据示例1的负极活性物质的SEM照片。
具体实施方式
[0026]在下文中，详细描述实施例。
[0027]然而，这些实施例是示例性的，本专利技术不限于此，而是按所附的权利要求的范围进行限定。
[0028]根据一个实施例的用于可再充电锂电池的负极活性物质包括：二次颗粒，多个天然石墨一次颗粒团聚在二次颗粒中，二次颗粒包括孔(pore，或称为孔隙)；非晶碳，定位在孔中。在此，在用于可再充电锂电池的负极活性物质的剖面中，基于负极活性物质的总面积100％，非晶碳的面积是约10％至约30％。
[0029]在一个实施例中，面积可以是来自用于可再充电锂电池的负极活性物质的剖面的面积。例如，评价负极活性物质的抛光处理后的剖面(CP)的SEM照片，并且在SEM照片中可以如下分类：具有低值的暗区域是非晶碳，具有高值的亮区域是石墨。负极活性物质的针对每个区域的面积和总面积可以通过使用Image J分析工具来测量，或者可以使用相关领域公知的任何设备或工艺来测量。
[0030]如此，根据一个实施例的负极活性物质包括定位在二次颗粒的孔中的非晶碳，即，根据一个实施例的负极活性物质是非晶碳填充在形成在通过使一次颗粒团聚制备的二次颗粒中的孔中的活性物质。此外，天然石墨可以是通过随机地积聚和团聚至少一个一次颗粒而具有卷心菜形状且内部具有孔的二次颗粒。
[0031]填充非晶碳的程度可以从负极活性物质中的非晶碳的面积获得，当非晶碳的面积是基于负极活性物质的总面积100％的约10％至约30％时，可以改善负极活性物质的内部密度，并且可以有效地抑制该活性物质在充放电期间的膨胀。此外，由于非晶碳充分地填充在孔中而使该活性物质中的孔中的空的空间能够最小化，因此可以有效地抑制因将电解质浸渍到该活性物质的孔中而引起的该活性物质与电解质之间的副反应，从而可以改善循环寿命特性。
[0032]如果基于负极活性物质的总面积100％，非晶碳的面积小于10％，则定位在孔中的非晶碳的量太少，因此降低了内部密度，使得无法抑制活性物质的膨胀，并且会发生电解质到孔中的浸渍，从而获得不了用于抑制与电解质的副反应或改善循环寿命特性的效果。
[0033]可选地，如果基于负极活性物质的总面积100％，非晶碳的面积大于30％，则负极活性物质过度地填充在负极活性物质的孔中，使得无法满足用于实际使用的电池的效率，并且会出现与高温存储特性相关的缺点。
[0034]片状天然石墨通常由约80μm的巨大颗粒组成，如果使用这种巨大颗粒进行团聚，则会在内部形成许多孔，这促进了与电解质的副反应以及由于充电和放电期间的电极膨胀引起的循环寿命特性的劣化，并且会制备出具有大粒径的一次颗粒，这是不期望的。
[0035]相反，一个实施例包括粒径为约5μm至约15μm的小颗粒作为一次颗粒以及一次颗粒团聚在其中的二次颗粒，从而可以使内部孔的出现略微地减少。此外，非晶碳定位在内部孔中以填充内部孔，从而可以获得通过使用精细一次颗粒和通过将非晶碳填充在内孔中而略微地减少内孔形成的两种效果，并且可以更好地改善密度。
[0036]一次颗粒的粒径可以为约5μm至约15μm，例如，约5μm至约13μm、约5μm至约12μm或约5.5μm至约11.5μm。二次颗粒的粒径可以为约8μm至约24μm，例如，约10μm至约24μm、约11μm至约24本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于可再充电锂电池的负极活性物质，所述负极活性物质包括：二次颗粒，多个天然石墨一次颗粒团聚在二次颗粒中，并且二次颗粒包括孔；以及非晶碳，定位在孔中，其中，在负极活性物质的剖面中，基于负极活性物质的总面积100％，非晶碳的面积是10％至30％。2.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，一次颗粒具有5μm至15μm的粒径。3.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，二次颗粒具有8μm至24μm的粒径。4.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，天然石墨是片状石墨。5.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，天然石墨是具有长轴和短轴的片状石墨，并且长轴的长度是5μm至15μm。6.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，二次颗粒还包括位于二次颗粒的表面上的非晶碳。7.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，负极活性物质包括基于负极活性物质的总重量100wt％的1wt％至9wt％的量的非晶碳。8.一种制备负极活性物质的方法，所述方法包括以下步骤：将非晶碳前体与包括孔的、团聚的天然石墨一次颗粒的二次颗粒混合以制备混合物；控制混合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴选一，金娜涞，罗载澔，文重镐，苏贤，李恩株，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：