负极活性材料、制备负极活性材料的方法、包含其的负极和锂二次电池技术

本发明专利技术公开了一种负极活性材料，包含：石墨核；第一碳涂层，所述第一碳涂层围绕所述石墨核的外侧；和第二碳涂层，所述第二碳涂层围绕所述第一碳涂层的外侧，其中与所述第一碳涂层相比，所述第二碳涂层具有更低的结晶度，或者所述第二碳涂层包含硬碳并且所述第一碳涂层包含软碳。本发明专利技术还公开了一种包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的锂二次电池。活性材料的负极和包含所述负极的锂二次电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极活性材料、制备负极活性材料的方法、包含其的负极和锂二次电池


[0001]本专利技术涉及一种负极活性材料、制备所述负极活性材料的方法以及包含所述负极活性材料的负极和锂二次电池。更具体地，本专利技术涉及一种显示高初始效率和优异快速充电特性的负极活性材料、制备所述负极活性材料的方法以及包含所述负极活性材料的负极和锂二次电池。
[0002]本申请要求于2019年9月30日在韩国提交的韩国专利申请第10
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2019
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0121071号的优先权，通过引用将其公开内容并入本文中。

技术介绍

[0003]随着对移动设备的技术发展和需求的增加，对作为这些移动设备的能量来源的二次电池的需求越来越大。在这些二次电池中，具有高能量密度和工作电压、长循环寿命和低放电率的锂二次电池已被商业化并被广泛使用。
[0004]锂二次电池具有包含电极组件和注入到所述电极组件的含锂盐的电解质的结构，所述电极组件具有正极和负极以及设置在两个电极之间的多孔隔膜，所述正极和负极各自包含涂布在电极集电器上的活性材料。通过以下方法获得所述电极：将包含分散在溶剂中的活性材料、粘合剂和导电材料的浆料涂布到集电器，然后干燥并压延。
[0005]迄今为止，已经将锂金属用作二次电池的负极。然而，因为已知锂金属会由于形成锂枝晶而导致电池短路，从而导致爆炸的危险，所以已将其替换为能够可逆地嵌入/脱嵌锂离子并保持结构和电性能的碳质化合物。
[0006]这种碳质化合物具有基于标准氢电极电位的约
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>3V的明显低的放电电位，并且由于源自石墨烯层单轴排列性的明显可逆的充电/放电行为而显示出优异的电极循环寿命。此外，所述碳质化合物在Li离子嵌入时显示了相对于Li/Li
+
为0V的电极电位，其与纯锂金属的电极电位基本类似。因此，当锂金属与氧化物类正极组合形成电池时，能够有利地获得更高的能量。
[0007]传统上用作负极的天然石墨每单位重量的容量高，但在压延电极时显示出增加的排列性，引起锂离子嵌入/脱嵌特性的劣化，不期望地导致电池的快速充电特性劣化。

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]本专利技术旨在解决相关技术的问题，因此本专利技术旨在提供一种具有高初始效率和优异快速充电特性的负极活性材料以及制备所述负极活性材料的方法。
[0010]本专利技术还涉及提供一种包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的锂二次电池。
[0011]技术方案
[0012]在本专利技术的一个方面中，提供一种根据如下任一实施方案的负极活性材料。
[0013]根据本专利技术的第一实施方案，提供一种负极活性材料，所述负极活性材料包含：
[0014]石墨核；
[0015]第一碳涂层，所述第一碳涂层围绕所述石墨核的外侧；和
[0016]第二碳涂层，所述第二碳涂层围绕所述第一碳涂层的外侧，
[0017]其中与所述第一碳涂层相比，所述第二碳涂层具有更低的结晶度，或者
[0018]所述第二碳涂层包含硬碳，并且所述第一碳涂层包含软碳。
[0019]根据本专利技术的第二实施方案，提供如第一实施方案所述的负极活性材料，其中基于100重量份的所述石墨核，所述第一碳涂层的含量和所述第二碳涂层的含量各自为3重量份至6重量份。
[0020]根据本专利技术的第三实施方案，提供如第一或第二实施方案所述的负极活性材料，其具有7μm至25μm的平均粒径(D
50
)。
[0021]根据本专利技术的第四实施方案，提供如第一至第三实施方案中任一项所述的负极活性材料，其中所述石墨核具有5μm至20μm的平均粒径(D
50
)。
[0022]根据本专利技术的第五实施方案，提供如第一至第四实施方案中任一项所述的负极活性材料，其中所述第二碳涂层的D带的FWHM(半峰全宽)值对应于所述第一碳涂层的D带的FWHM值的1.3倍以上。
[0023]根据本专利技术的第六实施方案，提供如第一至第五实施方案中任一项所述的负极活性材料，其中所述第二碳涂层的D带的FWHM(半峰全宽)值对应于所述第一碳涂层的D带的FWHM值的1.3至3倍。
[0024]在本专利技术的另一个方面中，提供一种根据如下任一实施方案的制造负极活性材料的方法。
[0025]根据本专利技术的第七实施方案，提供一种制造如第一实施方案所述的负极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：
[0026]将石墨与第一碳前体混合并在1400℃至1600℃的温度下对制得的混合物进行第一热处理，以获得包含作为石墨核的石墨和围绕所述石墨核的外侧的第一碳涂层的产物；以及
[0027]将前述步骤的产物与第二碳前体混合并在1100℃至1300℃的温度下对制得的混合物进行第二热处理，以形成围绕所述第一碳涂层的外侧的第二碳涂层。
[0028]根据本专利技术的第八实施方案，提供如第七实施方案所述的制造负极活性材料的方法，其中以使得基于100重量份的所述石墨核，所述第一碳涂层的含量和所述第二碳涂层的含量可以各自为3重量份至6重量份的方式来形成所述第一碳涂层和所述第二碳涂层。
[0029]在本专利技术的又一方面，提供根据如下实施方案的负极。
[0030]根据本专利技术的第九实施方案，提供一种负极，所述负极包含集电器和设置在所述集电器的至少一个面上的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含如第一至第六实施方案中任一项所述的负极活性材料。
[0031]在本专利技术的又一方面，提供一种根据如下实施方案的锂二次电池。
[0032]根据本专利技术的第十实施方案，提供一种包含如第九实施方案所述的负极的锂二次电池。
[0033]有益效果
[0034]根据本专利技术的一个实施方案，提供一种包含天然石墨的负极活性材料，所述天然石墨涂布有双碳涂层以增加天然石墨的碳涂布量，其中所述双碳涂层具有可控的结晶度。当将负极活性材料应用于二次电池的负极时，可以提供具有高初始效率和优异快速充电特性的二次电池。
具体实施方式
[0035]在下文中，将详细描述本专利技术的优选实施方案。在描述之前，应当理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般和字典的含义，而是在专利技术人适当定义术语以获得最佳解释的原则的基础上根据与本专利技术的技术方面相对应的含义和概念来解释。
[0036]在本专利技术的一个方面中，提供一种负极活性材料，所述负极活性材料包含：
[0037]石墨核；
[0038]第一碳涂层，所述第一碳涂层围绕所述石墨核的外侧；和
[0039]第二碳涂层，所述第二碳涂层围绕所述第一碳涂层的外侧，
[0040]其中与所述第一碳涂层相比，所述第二碳涂层具有更低的结晶度，或者
[0041]所述第二碳涂层包含硬碳，并且所述第一碳涂层包含软碳。
[0042]所述石墨核可以是人造石墨、天然石墨或其组合。换言之，石墨核可以包括结晶石墨。因为天然石墨与人造石墨相比通本文档来自技高网...

【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，所述负极活性材料包含：石墨核；第一碳涂层，所述第一碳涂层围绕所述石墨核的外侧；和第二碳涂层，所述第二碳涂层围绕所述第一碳涂层的外侧，其中与所述第一碳涂层相比，所述第二碳涂层具有更低的结晶度，或者所述第二碳涂层包含硬碳，并且所述第一碳涂层包含软碳。2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中基于100重量份的所述石墨核，所述第一碳涂层的含量和所述第二碳涂层的含量各自为3重量份至6重量份。3.根据权利要求1所述的负极活性材料，所述负极活性材料具有7μm至25μm的平均粒径(D
50
)。4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述石墨核具有5μm至20μm的平均粒径(D
50
)。5.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述第二碳涂层的D带的FWHM(半峰全宽)值对应于所述第一碳涂层的D带的FWHM值的1.3倍以上。6.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述第二碳涂层的D带的FWH...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑东燮，金贤撤，李昌周，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：