[发明专利]用于锂二次电池的阳极活性材料和其制备方法

权利要求书

1.用于二次电池的阳极活性材料，其包含：

包含碳-硅复合材料的芯层；和

均匀地涂敷在所述芯层表面上的、包含导电材料和用于固定所述导电材料的碳质材料的壳层。

2.根据权利要求1所述的阳极活性材料，其中所述芯层具有1:99-10:90的Si与C的质量比。

3.根据权利要求1所述的阳极活性材料，其中所述芯层包含选自以下构成的组中的至少一种碳质材料：天然或人造石墨、软质碳、硬质碳、沥青碳化物、煅烧焦炭、石墨烯、碳纳米管、聚合碳化物和其组合。

4.根据权利要求1所述的阳极活性材料，其中所述芯层在相对于所述阳极活性材料60wt％-99wt％的范围内。

5.根据权利要求1所述的阳极活性材料，其中所述壳层中的导电材料包含选自以下构成的组中的至少一种：炭黑、乙炔黑、Ketjen黑、炉黑、碳纤维、富勒烯、铜、镍、铝、银、氧化钴、氧化钛、聚苯衍生物、聚噻吩、聚并苯、聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺和其组合。

6.根据权利要求1所述的阳极活性材料，其中所述壳层中的导电材料在相对于所述阳极活性材料1wt％-40wt％的范围内。

7.根据权利要求1所述的阳极活性材料，其中壳层中用于固定所述导电材料的碳质材料包含选自以下构成的组中的至少一种：天然或人造石墨、软质碳、硬质碳、沥青碳化物、煅烧焦炭、石墨烯、碳纳米管和其组合。

8.用于制备用于二次电池的阳极活性材料的方法，其包括：

(a)将碳源与包含硅颗粒和第一分散介质的浆液混合，和接着进行第一碳化作用以形成芯层；和

(b)将所述芯层与导电材料和用于固定所述导电材料的碳质材料在第二分散介质中混合，和接着进行第二碳化作用以形成壳层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤(a)中，所述碳源包含选自以下构成的组中的至少一种：天然或人造石墨、软质碳、硬质碳、沥青、煅烧焦炭、石墨烯、碳纳米管、聚合物和其组合。

10.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤(a)中，浆液中的硅颗粒满足2nm<D50<180nm，其中D50表示所述硅颗粒在50％累积粒度分布时的平均直径。

11.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤(a)中，所述第一分散介质包含选自以下构成的组中的至少一种：N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)、水、乙醇、甲醇、环己醇、环己酮、甲基乙基酮、丙酮、乙二醇、辛炔、碳酸二乙酯、二甲基亚砜(DMSO)和其组合。

12.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤(a)中，所述浆液额进一步包含添加剂，所述添加剂包括选自以下构成的组中的至少一种：聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚乙酸乙烯酯、聚马来酸、聚乙二醇、聚乙烯基树脂、其共聚物、包含对Si具有高亲和性的嵌段和对Si具有低亲和性的嵌段的嵌段共聚物，和其组合。

13.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤(a)中，所述第一碳化作用在1-20bar下在400-600℃的温度下进行1-24小时。

14.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤(b)中，所述导电材料包含选自以下构成的组中的至少一种：炭黑、乙炔黑、Ketjen黑、炉黑、碳纤维、富勒烯、铜、镍、铝、银、氧化钴、氧化钛、聚苯衍生物、聚噻吩、聚并苯、聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺和其组合。

15.根据权利要求8的方法，其中在步骤(b)中，用于固定所述导电材料的碳源包含选自以下构成的组中的至少一种：天然或人造石墨、软质碳、硬质碳、沥青、煅烧焦炭、石墨烯、碳纳米管和其组合。

16.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤(b)中，所述第二分散介质包含选自以下构成的组中的至少一种：N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)、水、乙醇、甲醇、环己醇、环己酮、甲基乙基酮、丙酮、乙二醇、辛炔、碳酸二乙酯、二甲基亚砜(DMSO)和其组合。

17.根据权利要求8所述的方法，其中在步骤(b)中，所述第二碳化作用在1-20bar下在700-1400℃的温度下进行1-24小时。