【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种锂二次电池用负极及包括该负极的锂二次电池。
技术介绍
1、二次电池是可以重复充电和放电的电池，随着信息通信和显示器产业的发展，二次电池广泛用作便携式摄像机、手机、笔记本电脑等便携式电子通讯设备的动力源。此外，近年来，正在开发包括二次电池的电池组并用作电动汽车等环保型汽车的动力源。
2、二次电池例如可以列举锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等，其中的锂二次电池具有高的工作电压和每单位重量的能量密度，并且有利于充电速度和轻量化，因此正积极地进行开发和应用。
3、例如，锂二次电池可以包括：电极组件，所述电极组件包括正极、负极和分离膜(隔膜)；以及电解液，所述电解液浸渍所述电极组件。所述锂二次电池还可以包括容纳所述电极组件和所述电解液的外装材料，例如软包型外装材料。
4、近年来，随着锂二次电池的应用对象的扩大，正在进行具有更高的容量和功率的锂二次电池的开发。例如，包含对高容量的硅和碳进行复合化的负极活性物质的负极可以用于锂二次电池。
5、然而，硅-碳复合负极活性物质具有由于体积膨胀和与电解液的副反应而导致电池寿命特性降低的问题，并且在同时确保充分的寿命特性和功率特性方面存在局限性。
技术实现思路
1、要解决的技术问题
2、本专利技术的一个目的在于提供一种具有改善的功率特性和寿命特性的锂二次电池用负极及包括该负极的锂二次电池。
3、技术方案
4、根据示例性的实施方案的锂二次电池用负极包括：负极集
5、根据示例性的实施方案，在所述第二负极活性物质层的总重量中，所述复合颗粒的含量可以为3-50重量％。
6、根据示例性的实施方案，在所述第二负极活性物质层的总重量中，所述复合颗粒的含量可以为15-25重量％。
7、根据示例性的实施方案，所述第一负极活性物质可以由石墨基活性物质组成。
8、根据示例性的实施方案，使用三维(3d)x射线显微镜(xrm)对所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层测量的z轴孔取向值可以为0.4以上。所述z轴孔取向值可以根据开孔(open pore)三维形状数据并使用porodict程序来进行测量。所述开孔三维形状数据可以通过将使用三维x射线显微镜(xrm)获得的所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层的多个断层图像进行三维重组并建模来获得。
9、根据示例性的实施方案，使用三维x射线显微镜(xrm)对所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层测量的渗流路径(percolation path)长度可以为75μm以下。所述渗流路径长度可以是开孔三维形状数据中的按照孔径从大到小的顺序的前100个孔的从所述第二负极活性物质层的不与所述第一负极活性物质层接触的表面到达所述负极集流体的表面的最短路径值的平均值。所述开孔三维形状数据可以通过将使用三维x射线显微镜(xrm)获得的所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层的多个断层图像进行三维重组并对开孔三维形状数据进行建模来获得。
10、根据示例性的实施方案，所述复合颗粒的由下式1定义的硅氧化数比可以为1.7以上。
11、[式1]
12、硅氧化数比＝os/ob
13、在式1中，ob是将通过x射线光电子能谱(x-ray photoelectron spectroscopy，xps)测量的所述含硅涂层中包含的硅的结合能减去99.6ev的值代入硅氧化数校准曲线而获得的所述含硅涂层中包含的硅的氧化数，os是将通过x射线光电子能谱(xps)测量的所述表面氧化层中包含的硅的结合能减去99.6ev的值代入所述硅氧化数校准曲线而获得的所述表面氧化层中包含的硅的氧化数。
14、根据示例性的实施方案，在以硅的氧化数为x轴并以通过x射线光电子能谱(xps)测量的硅的结合能减去99.6ev的值为y轴的图中，所述硅氧化数校准曲线可以通过将si0、si1+、si2+、si3+和si4+所对应的点分别表示在所述图中后以最短距离连接相邻点来获得。
15、根据示例性的实施方案，所述ob可以为1.2至2.0，所述os可以为3.0至4.0。
16、根据示例性的实施方案，所述含硅涂层可以位于距所述复合颗粒的表面的深度为100-700nm的区域内，所述表面氧化层可以位于距所述复合颗粒的表面的深度为10nm以下的区域内。
17、根据示例性的实施方案，所述复合颗粒的由下式2定义的氧含量比可以为0.4以下。
18、[式2]
19、氧含量比＝cb/cs
20、在式2中，cb是通过x射线光电子能谱(xps)测量的所述含硅涂层中包含的氧原子数相对于所述含硅涂层中包含的原子数和所述表面氧化层中包含的原子数之和的百分比且单位为原子％，cs是通过x射线光电子能谱(xps)测量的所述表面氧化层中包含的氧原子数相对于所述含硅涂层中包含的原子数和所述表面氧化层中包含的原子数之和的百分比且单位为原子％。
21、根据示例性的实施方案，所述cb可以为8-15原子％，所述cs可以为15-34原子％。
22、根据示例性的实施方案，所述碳基颗粒可以具有无定形结构。
23、根据示例性的实施方案，所述含硅涂层中包含的硅可以是无定形结构，或者通过x射线衍射(x-ray diffraction，xrd)分析并根据下式3计算的晶粒尺寸为7nm以下的结构。
24、[式3]
25、
26、在式3中，l为晶粒尺寸且单位为nm，λ为x射线波长且单位为nm，β为所述含硅涂层中包含的硅的(111)面的峰的半峰全宽且单位为弧度(rad)，θ为衍射角且单位为弧度。
27、根据示例性的实施方案的制造锂二次电池用负极的方法，在负极集流体的表面上形成包含第一负极活性物质的第一负极活性物质层，所述第一负极活性物质包含石墨基活性物质；将包含孔的碳基颗粒与硅源一起煅烧，以在所述碳基颗粒的所述孔的内部或所述碳基颗粒的表面上形成含硅涂层；在氧气气氛下，将形成有所述含硅涂层的所述碳基颗粒进行热处理，以制备在所述含硅涂层上形成有包含硅氧化物的表面氧化层的复合颗粒；在所述第一负极活性物质层上形成包含第二负极活性物质的第二负极活性物质层，所述第二负极活性物质包含石墨基活性物质和所述复合颗粒。
28、根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂二次电池用负极，其包括：
2.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，在所述第二负极活性物质层的总重量中，所述复合颗粒的含量为3-50重量％。
3.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，在所述第二负极活性物质层的总重量中，所述复合颗粒的含量为15-25重量％。
4.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述第一负极活性物质由石墨基活性物质组成。
5.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，使用三维X射线显微镜(XRM)对所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层测量的Z轴孔取向值为0.4以上，
6.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，使用三维X射线显微镜(XRM)对所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层测量的渗流路径长度为75μm以下，
7.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述复合颗粒的由下式1定义的硅氧化数比为1.7以上：
8.根据权利要求7所述的锂二次电池用负极，其中，在以硅的氧化数为x轴并以通过X射线光电子能谱(XPS)测量的硅的
9.根据权利要求7所述的锂二次电池用负极，其中，所述OB为1.2至2.0，所述OS为3.0至4.0。
10.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述含硅涂层位于距所述复合颗粒的表面的深度为100-700nm的区域内，所述表面氧化层位于距所述复合颗粒的表面的深度为10nm以下的区域内。
11.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述复合颗粒的由下式2定义的氧含量比为0.4以下：
12.根据权利要求11所述的锂二次电池用负极，其中，所述CB为8-15原子％，所述CS为15-34原子％。
13.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述碳基颗粒具有无定形结构。
14.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述含硅涂层中包含的硅是无定形结构，或者通过X射线衍射(XRD)分析并根据下式3计算的晶粒尺寸为7nm以下的结构：
15.一种制造锂二次电池用负极的方法，其包括以下步骤：
16.根据权利要求15所述的制造锂二次电池用负极的方法，其中，所述第一负极活性物质不含所述复合颗粒。
17.根据权利要求15所述的制造锂二次电池用负极的方法，其中，形成所述表面氧化层的所述热处理在100-300℃的温度下进行。
18.一种锂二次电池，其包括：
...【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池用负极，其包括：
2.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，在所述第二负极活性物质层的总重量中，所述复合颗粒的含量为3-50重量％。
3.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，在所述第二负极活性物质层的总重量中，所述复合颗粒的含量为15-25重量％。
4.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述第一负极活性物质由石墨基活性物质组成。
5.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，使用三维x射线显微镜(xrm)对所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层测量的z轴孔取向值为0.4以上，
6.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，使用三维x射线显微镜(xrm)对所述第一负极活性物质层和所述第二负极活性物质层测量的渗流路径长度为75μm以下，
7.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述复合颗粒的由下式1定义的硅氧化数比为1.7以上：
8.根据权利要求7所述的锂二次电池用负极，其中，在以硅的氧化数为x轴并以通过x射线光电子能谱(xps)测量的硅的结合能减去99.6ev的值为y轴的图中，所述硅氧化数校准曲线是通过将si0、si1+、si2+、si3+和si4+所对应的点分别表示在所述图中后以最短距离连接相邻点来获得。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李容锡，金圣焘，金廷娥，文俊亨，徐承德，梁泳模，郑光湖，郑周昊，
申请(专利权)人：SK新能源株式会社，
类型：发明
国别省市：
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