[发明专利]负极活性材料、其制造方法和包括其的可充电锂电池

权利要求书

1.一种用于可充电锂电池的负极活性材料，所述负极活性材料包括多个氧化硅颗粒，每个氧化硅颗粒具有Si相和O相，其中：

每个氧化硅颗粒的Si相的原子百分比按照从氧化硅颗粒表面处Si相的较大原子百分比朝氧化硅颗粒的中心至Si相的较小原子百分比的浓度梯度减小；

每个氧化硅颗粒的O相的原子百分比按照从氧化硅颗粒表面处O相的较小原子百分比朝氧化硅颗粒的中心至O相的较大原子百分比的浓度梯度增大；以及

氧化硅颗粒的表面与Si相的原子百分比为55原子％时的深度之间的距离为氧化硅颗粒的颗粒直径的2％至20％。

2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，在每个氧化硅颗粒的表面处，Si相的原子百分比比O相的原子百分比高。

3.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，在根据距氧化硅颗粒表面的深度的Si相的原子百分比的曲线图中，Si相的原子百分比从氧化硅颗粒表面到Si相的原子百分比为55原子％时的深度的积分值为5000nm·原子％至40000nm·原子％。

4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，氧化硅颗粒表面与Si相的原子百分比为55原子％时的深度之间的距离为氧化硅颗粒的颗粒直径的6％至12％。

5.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，氧化硅颗粒表面与Si相的原子百分比为55原子％时的深度之间的距离为100nm至1000nm。

6.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，氧化硅颗粒包括结晶Si和非晶氧化硅，并且结晶Si的浓度朝向氧化硅颗粒表面而增大。

7.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，氧化硅颗粒为多孔的。

8.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，氧化硅颗粒具有10m²/g至500m²/g的比表面积。

9.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，氧化硅颗粒包括满足SiO_x的Si相的量和O相的量，其中，x为0.5至1.5。

10.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括从由碱金属、碱土金属、第13族至第16族元素、过渡元素、稀土元素和它们的组合组成的组中选择的材料。

11.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，氧化硅颗粒具有0.1μm至100μm的平均颗粒直径。

12.一种可充电锂电池，所述可充电锂电池包括：

负极，包括根据权利要求1所述的负极活性材料；

正极，包括正极活性材料；以及

电解质。

13.一种制造用于可充电锂电池的负极活性材料的方法，所述方法包括：

在惰性气氛中对氧化硅材料进行热处理，以制备包括结晶Si相和氧化硅相的氧化硅前驱物颗粒；

在第一溶剂中分散氧化硅前驱物颗粒，以制备混合溶液；以及

将蚀刻剂加入到混合溶液。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，氧化硅材料包括SiO粉末。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，在800℃至1300℃的温度下执行热处理。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，第一溶剂包括水溶液。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，混合溶液中的氧化硅前驱物颗粒与蚀刻剂的摩尔比为10∶1至1∶10。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，以0.05ml/分钟至5ml/分钟的流率将蚀刻剂加入到混合溶液。

19.根据权利要求13所述的方法，其中，蚀刻剂包括酸或含有至少一个F离子的材料。

20.根据权利要求13所述的方法，其中，蚀刻剂包括含有蚀刻剂材料和第二溶剂的蚀刻剂溶液，其中，第一溶剂的体积和第二溶剂的体积之和与蚀刻剂材料的体积的体积比为大约1∶1至大约30∶1。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，蚀刻剂溶液是第一溶液或第二溶液，第一溶液包括具有至少一个F离子的蚀刻剂材料且蚀刻剂材料在第一溶液中的浓度为0.5M至12M，第二溶液具有与第一溶液的蚀刻速度基本上相同的蚀刻速度。