[发明专利]负极活性物质、制法、锂二次电池用负极和锂二次电池

权利要求书

1.用于可再充电锂电池的负极活性物质，其包括由式1表示的Si-Al-Fe合金，所述Si-Al-Fe合金包括Si相和合金相，所述合金相包括原子百分数比为3:3:2的Si、Al和Fe：

式1

xSi-yAl-zFe

其中50原子％≤x≤90原子％，5原子％≤y≤30原子％，5原子％≤z≤30原子％，和x+y+z＝100原子％，其中y大于或等于z。

2.权利要求1的负极活性物质，其中当使用的CuK-αX射线波长测量时，所述合金相在20°-60°的布拉格角2θ处显示出X射线衍射峰。

3.权利要求1的负极活性物质，其中当使用的CuK-αX射线波长测量时，所述合金相在44.7±1.0°的布拉格角2θ处显示出主X射线衍射峰。

4.权利要求3的负极活性物质，其中当使用的CuK-αX射线波长测量时，所述合金相在24.6±1.0°的布拉格角2θ处显示出第一次级X射线衍射峰，和/或当使用的CuK-αX射线波长测量时，所述合金相在47.0±1.0°的布拉格角2θ处显示出第二次级X射线衍射峰。

5.权利要求1的负极活性物质，其中y>z。

6.权利要求1的负极活性物质，其中所述Si-Al-Fe合金进一步包括第二合金相，所述第二合金相包括原子百分数比为1或更大的Al和Fe。

7.权利要求1的负极活性物质，其中所述Si-Al-Fe合金的至少一部分包括所述Si相和所述合金相的均匀分散体。

8.权利要求1的负极活性物质，其中所述Si-Al-Fe合金中所述Si相的Si原子％对所述合金相的Si原子％的比为0.5:1-12:1。

9.权利要求1的负极活性物质，其中所述合金相为基体相。

10.权利要求1的负极活性物质，其中所述Si相包括Si活性金属颗粒。

11.权利要求10的负极活性物质，其中所述Si活性金属颗粒具有10nm-200nm的平均粒度。

12.权利要求1的负极活性物质，其中所述Si-Al-Fe合金包括以10³K/秒-10⁷K/秒的速率急冷的急冷合金。

13.权利要求1的负极活性物质，其中所述Si-Al-Fe合金包括Si、Al和Fe，并且所述Si、Al和Fe的至少一种用选自如下的过渡金属掺杂：Ni、Co、Cu、Cr、Zr、Ti、Mn、V、Zn及其组合。

14.权利要求13的负极活性物质，其中所述Si、Al和Fe的所述至少一种用0.1原子％-5原子％的量的所述过渡金属掺杂，基于Si、Al和Fe中的相应元素各自的原子数。

15.制造用于可再充电锂电池的负极活性物质的方法，所述方法包括：

制备包括由式1表示的Si-Al-Fe合金的母合金：

式1

xSi-yAl-zFe

其中50原子％≤x≤90原子％，5原子％≤y≤30原子％，5原子％≤z≤30原子％，和x+y+z＝100原子％，其中y大于或等于z；

冷却所述母合金来制备合金带以形成Si相和合金相，所述合金相包括原子百分数比为3:3:2的Si、Al和Fe；和

将所述合金带粉碎以制备合金粉末作为负极活性物质。

16.权利要求15的方法，其中制备所述母合金包括真空感应熔炼、电弧熔炼或机械合金化。

17.权利要求15的方法，其中冷却所述母合金包括将所述母合金以10³K/秒-10⁷K/秒的速率急冷。

18.权利要求17的方法，其中所述急冷包括熔体旋淬或气体雾化。

19.权利要求15的方法，其中所述合金粉末具有0.1μm-10μm的中值粒径(D50)。

20.可再充电锂电池，包括：

包括权利要求1-14中任一项的负极活性物质的负极；

包括正极活性物质的正极；和

电解质。

21.锂二次电池用负极，其包括权利要求1-14中任一项的负极活性物质。