[发明专利]用于锂二次电池的负极活性物质和包括其的锂二次电池在审

专利信息
申请号: 202210780922.3 申请日: 2022-07-04
公开(公告)号: CN115966662A 公开(公告)日: 2023-04-14
发明(设计)人: 朴贵玉;俞硕根;张东一;郑周昊 申请(专利权)人: SK新能源株式会社;SK新技术株式会社
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司: 北京路浩知识产权代理有限公司 11002 代理人: 赵永莉;李建行
地址: 韩国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 二次 电池 负极 活性 物质 包括
【说明书】:

本发明公开了一种用于锂二次电池的负极活性物质,其包括其中包括孔的碳基颗粒、形成在该碳基颗粒的孔的内部或形成在该碳基颗粒表面上的含硅涂层,以及在该含硅涂层上形成的碳涂层。通过X射线光电子能谱法(XPS)测得的表面的O1s峰的半峰全宽(FWHM)为2.0以上。本发明提供了一种包括具有提高的初始放电容量和提高的容量效率的负极活性物质的锂二次电池。

相关申请的交叉引用和优先权要求

本申请要求于2021年10月8日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2021-0133929号韩国专利申请的优先权,其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于锂二次电池的负极活性物质和包括该负极活性物质的锂二次电池。

背景技术

随着信息技术和显示技术的发展,可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作例如摄像机、移动电话、笔记本电脑等移动电子设备的电源。近来,正在开发包括二次电池的电池组并将其用作例如电动汽车的环保车辆的电源。

二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于运行电压和每单位重量的能量密度高、充电率高,尺寸紧凑等,而备受关注。

例如,锂二次电池可以包括包括正极、负极和隔膜层(隔膜(separator))的电极组件,以及浸没该电极组件的电解液。锂二次电池可以进一步包括具有例如软包形(pouchshape)的外壳。

最近,随着锂二次电池应用范围的扩大,正在开发容量更大、功率更高的锂二次电池。例如,可以使用硅和碳的复合材料作为负极活性物质来增加容量。

然而,在硅-碳复合负极活性物质中,体积膨胀比的差异可能会变得更大,从而导致负极活性物质中的裂纹并使裂纹暴露于电解液中。

因此,负极活性物质应在保持容量特性的同时能够抑制负极活性物质的裂纹。例如,韩国登记专利公布第10-1591698号公开了一种含有硅氧化物的负极活性物质,该负极活性物质可能不具备足够的寿命和功率特性。

发明内容

根据本发明的一个方面,提供了一种具有提高的功率特性和容量效率的负极活性物质。

根据本发明的一个方面,提供了一种包括具有提高的功率特性和容量效率的负极活性物质的锂二次电池。

用于锂二次电池的负极活性物质包括其中包括孔的碳基颗粒、形成在该碳基颗粒的孔的内部或形成在该碳基颗粒表面上的含硅涂层和在该含硅涂层上形成的碳涂层。通过X射线光电子能谱法(XPS)测得的表面的O1s峰的半峰全宽(FWHM)为2.0以上。

在一些实施方案中,由等式3定义的XPS Si2p峰面积比可以为15.0%以下。

[等式3]

XPS Si2p峰面积比(%)={p1/(p1+p2+p3)}*100

在等式3中,p1是通过XPS在负极活性物质的表面上测得的SiO2的Si-O键的峰面积,p2是通过XPS在负极活性物质的表面上测得的SiOx(0x2)的Si-O键的峰面积,并且p3是通过XPS在负极活性物质的表面上测得的Si-Si键的峰面积。

在一些实施方案中,碳基颗粒包括选自活性炭、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯、碳纤维、炭黑、石墨、多孔碳、热分解冷冻凝胶、热分解干凝胶和热分解气凝胶等。这些物质可以单独使用或以它们的组合使用。

在一些实施方案中,碳基颗粒可以具有无定形结构。

在一些实施方案中,包含在含硅涂层中的硅可以具有无定形结构或通过X射线衍射(XRD)分析测得的7nm以下的微晶尺寸。

在一些实施方案中,包含在含硅涂层中的硅的微晶尺寸可以通过等式1测量。

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