负极活性材料、其制备方法以及包含其的负极和二次电池技术

本发明专利技术涉及一种负极活性材料，其包含天然石墨，其中D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极活性材料、其制备方法以及包含其的负极和二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年4月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10
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2019
‑
0038618号的权益，其公开内容通过引用被整体并入本文中。
[0003]

[0004]本专利技术涉及一种负极活性材料、其制备方法以及包含其的负极和锂二次电池。

技术介绍

[0005]随着由于化石燃料的枯竭而导致的能源价格上涨以及对环境污染的担忧加剧，环境友好的替代能源已经成为未来生活必不可少的因素。
[0006]特别地，随着移动设备的技术发展和需求增加，对作为环境友好能源的二次电池的需求已经迅速增加。
[0007]典型地，二次电池已经使用锂金属作为二次电池的负极。然而，因为由于枝晶的形成而引起的电池短路以及由此引起的电池爆炸的危险成为问题，所以已经出现了使用能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子并维持结构性能和电性能的碳类活性材料。
[0008]作为碳类活性材料，已经应用了各种类型的碳类材料，例如人造石墨、天然石墨和硬碳。其中，已经最广泛地使用了可逆性优异的能够确保锂二次电池的寿命特性的石墨类活性材料。因为石墨类活性材料与锂相比具有
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0.2V的低的放电电压，所以使用石墨类活性材料的电池可以表现出3.6V的高的放电电压，从而在锂电池的能量密度方面提供许多优点。
[0009]在石墨类活性材料中，特别地，天然石墨与诸如人造石墨的其他碳类活性材料相比具有更高的输出和容量，并且具有优异的粘附性，由此具有减少粘合剂的用量、以及实现高容量、高密度的负极的优点。然而，当与人造石墨进行比较时，天然石墨的问题在于，随着充电和放电的继续，由电解质副反应引起的循环膨胀变得严重，从而尽管具有上述优点，但其使用仍可能受到限制。
[0010]为了防止天然石墨的循环膨胀问题，可以将天然石墨和人造石墨以一定比例混合的混合物用作负极活性材料，但是即使在这种情况下，与人造石墨相比，天然石墨在防止因充电和放电而引起的循环膨胀方面仍然较差。因此，当将天然石墨用在负极中时，不能充分地防止厚度膨胀。
[0011]因此，有必要开发一种能够在有助于天然石墨的高输出和高容量的同时防止循环膨胀问题的负极活性材料。
[0012]尽管日本专利未决公布4403327号公开了用于锂离子二次电池的负极的石墨粉末，但是没有提出解决上述问题的替代方案。
[0013]现有技术文献
[0014][专利文献][0015]日本专利未决公布4403327号

技术实现思路

[0016]技术问题
[0017]本专利技术的一个方面提供一种包含天然石墨的负极活性材料，所述负极活性材料在有效地防止因电解质副反应而引起的循环膨胀问题的同时能够表现出天然石墨的优异的输出和容量性能。
[0018]本专利技术的另一个方面提供一种制备负极活性材料的方法，其中所述方法包括通过冷等静压方法对天然石墨进行加压的工序，从而有效地防止了天然石墨的循环膨胀问题。
[0019]本专利技术的又一个方面提供包含上述负极活性材料的负极和二次电池。
[0020]技术方案
[0021]根据本专利技术的一个方面，提供一种负极活性材料，其包含天然石墨，其中D
90
与D
10
之比D
90
/D
10
为2.20以下，D
50
为6μm至11μm，并且BET比表面积为2.2m2/g以下。
[0022]根据本专利技术的另一个方面，提供一种制备负极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：通过冷等静压方法对天然石墨进行加压；以及将加压后的天然石墨的D
90
与D
10
之比D
90
/D
10
调节为2.20以下，并将加压后的天然石墨的D
50
调节为6μm至11μm，其中具有调节后的D
90
/D
10
和D
50
的天然石墨的BET比表面积为2.2m2/g以下。
[0023]根据本专利技术的另一个方面，提供一种负极，所述负极包含负极集电器以及形成在所述负极集电器上的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含上述负极活性材料。
[0024]根据本专利技术的另一个方面，提供一种二次电池，所述二次电池包含上述负极、与所述负极相对的正极、插置在负极与正极之间的隔膜以及电解质。
[0025]有益效果
[0026]本专利技术的负极活性材料具有被调节到粒径分布中的特定范围的D
10
与D
90
之比、D
50
和BET比表面积，因此当被应用于负极时，可以平稳地实现活性材料粒子之间的堆积，并且可以有效地防止由电解质副反应引起的循环膨胀的问题以及负极活性材料层的厚度膨胀的问题。因此，可以在改善寿命特性的同时有效地表现出天然石墨的输出和容量性能。
[0027]另外，本专利技术的制备负极活性材料的方法通过应用冷等静压(CIP)对天然石墨进行加压并调节活性材料的粒度，以实现上述负极活性材料。因此，根据本专利技术的制备方法，可以减少或除去存在于天然石墨或负极活性材料内部的细孔，以减小活性材料的比表面积，并且可以有助于粒子之间的堆积，从而可以有效地防止随着充电和放电发生的活性材料的膨胀问题。
具体实施方式
[0028]将理解，在本专利技术的说明书和权利要求书中所使用的词语或术语不应被解释为限于具有常用字典中所定义的含义。将进一步理解，在专利技术人可以适当定义词语或术语的含义而以最佳方式解释专利技术的原则的基础上，所述词语或术语应被解释为具有与其在本专利技术的相关领域和技术思想的背景下的含义相一致的含义。
[0029]本文中所使用的术语仅用于描述特定示例性实施方案，而不旨在限制本专利技术。除非上下文另外明确指出，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
[0030]在本说明书中，应理解，术语“包括”、“包含”或“具有”旨在明确所述的特征、数量、步骤、元素或其组合的存在，但不排除一种或多种其他特征、数量、步骤、元素或其组合的存
在或添加。
[0031]在本说明书中，D
50
、D
10
和D
90
可以被定义为分别对应于粒子的粒径分布曲线中体积累积50％、10％和90％的粒径。D
50
、D
10
和D
90
例如可以通过激光衍射法来测量。激光衍射法通常能够测量从亚微米区域到几毫米的粒径，从而可以获得高可再现和高分辨率的结果。
[0032]在下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0033]<负极活性材料>
[0034]本专利技术涉及一种负极活性材料，具体地，涉及一种二次电池用负极活性材料，并且更具体地，涉及一种锂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种负极活性材料，其包含天然石墨，其中：D
90
与D
10
之比D
90
/D
10
为2.20以下；D
50
为6μm至11μm；并且BET比表面积为2.2m2/g以下。2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述D
90
与D
10
之比D
90
/D
10
为1.98以下。3.根据权利要求1所述的负极活性材料，所述负极活性材料还包含形成在所述天然石墨上的碳涂层。4.根据权利要求3所述的负极活性材料，其中所述碳涂层以2重量％至7重量％的量包含在所述负极活性材料层中。5.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述负极活性材料为球形。6.一种制备负极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：通过冷等静压方法对天然石墨进行加压；以及将所述加压后的天然石墨的D
90
与D
10
之比D
90
/D
10
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴丽霖，金帝映，禹相昱，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：