[发明专利]可再充电锂电池用负极、其制法和含其的可再充电锂电池

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及用于可再充电锂电池的负极、其制备方法和包括其的可再充电锂电池。

背景技术

基于硅的材料已被提议用作可再充电锂电池的负极活性物质。当基于硅的材料用作负极活性物质时，基于硅的材料可改善可再充电锂电池的放电容量。

然而，在充电和放电期间基于硅的材料可经历剧烈的膨胀和收缩。特别地，基于硅的活性物质在充电时膨胀，且在放电时收缩。因而，在收缩期间基于硅的材料之间的粘结或导电网络可被中断。因此，当基于硅的活性物质用作负极活性物质时，可再充电锂电池的循环寿命不足。

发明内容

本发明的实施方式的方面涉及用于可再充电锂电池的负极，其改善可再充电锂电池的循环寿命特性。

本发明的实施方式的方面涉及制备所述用于可再充电锂电池的负极的方法。

本发明的实施方式的方面涉及包括所述用于可再充电锂电池的负极的可再充电锂电池。

本发明的一个实施方式包括用于可再充电锂电池的负极，其包括集流体和位于所述集流体上的负极活性物质层，其中所述负极活性物质层包括：包括基于碳的材料的第一活性物质；包括第二活性物质的复合材料，所述第二活性物质包括基于硅的材料或基于锡的材料，所述第二活性物质在其表面上包覆有结合(combined)粘结剂和纤维状导电材料；和粘结剂，基于所述复合材料的总量，可以约4重量%-约20重量%的量包覆所述结合粘结剂，基于所述复合材料的总量，可以约1重量%-约5重量%的量包覆所述纤维状导电材料，且基于所述所述负极活性物质层的总量，以约1重量%-约10重量%的量包括所述粘结剂。

所述基于硅的材料可包括硅氧化物、含硅合金、或其组合。

所述基于锡的材料可包括锡、锡氧化物、石墨材料与锡的混合物、石墨材料与锡氧化物的混合物、石墨材料与锡和锡氧化物的混合物、含锡合金、或其组合。

基于所述第一活性物质和所述第二活性物质的总量，可以约3重量%-约80重量%的量包括所述第二活性物质。

所述纤维状导电材料可包括纤维状碳。

所述纤维状导电材料可包括碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米管与炭黑的复合物、碳纳米纤维与炭黑的复合物、或其组合。

所述结合粘结剂可包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯酸、其衍生物、或其组合。

所述粘结剂可包括苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚丙烯酸、其衍生物、或其组合。

基于所述负极活性物质层的总量，所述结合粘结剂和所述粘结剂的总含量可为约1.5重量%-约15重量%。

本发明的另一实施方式提供包括所述负极的可再充电锂电池。

本发明的又一实施方式提供制备用于可再充电锂电池的负极的方法，其包括将包括基于碳的材料的第一活性物质、包括第二活性物质的复合材料和粘结剂分散在溶剂中以制备浆料，所述第二活性物质包括基于硅的材料或基于锡的材料，所述第二活性物质在其表面上包覆有结合粘结剂和纤维状导电材料；和将所述浆料施加在集流体上以制备负极活性物质层。

所述复合材料可通过如下制备：使用机械化学方法将所述结合粘结剂、所述纤维状导电材料和所述第二活性物质结合；和热处理所得物。

另外的实施方式包括在以下详细描述中。

负极活性物质之间的粘结或导电网络可被选择性地加强，且因此可改善可再充电锂电池的循环寿命特性。

附图说明

现在将在下文中参照附图更充分地描述实例实施方式；然而，它们可以不同的形式体现且不应解释为限于本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开内容将是彻底和完整的，且将向本领域技术人员充分地传达实例实施方式的范围。

在附图中，为了说明的清楚，可放大尺寸。将理解，当一个元件被称为“在”两个元件“之间”时，其可为在所述两个元件之间的唯一元件，或者还可存在一个或多个中间元件。相同的附图标记始终是指相同的元件。

表述例如“的至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时，修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。此外，在描述本发明的实施方式时“可”的使用是指“本发明的一个或多个实施方式”。

图1为显示根据一个实施方式的可再充电锂电池的示意性结构的横截面图。

图2为显示根据一个实施方式的用于可再充电锂电池的负极的结构的图。

图3为根据一个实施方式的基于硅的材料的扫描电子显微镜(SEM)照片。