[发明专利]负极活性物质和包括该负极活性物质的可再充电锂电池

说明书

提供了一种用于可再充电锂电池的负极活性物质和可再充电锂电池，负极活性物质包括：多孔硅‑碳复合物，包括硅、碳和硅酸镁(MgSiO₃)，并且具有0.001I_MgSiO3(610)/I_Si(111)0.01的衍射峰强度比I_MgSiO3(610)/I_Si(111)，该衍射峰强度比I_MgSiO3(610)/I_Si(111)是在X射线衍射分析中在2θ＝30°至32°处的MgSiO₃的衍射峰强度I_MgSiO3(610)与在2θ＝27.5°至29.5°处检测的Si(111)的衍射峰强度I_Si(111)的比。

技术领域

发明涉及负极活性物质和包括该负极活性物质的可再充电锂电池。

背景技术

电动车辆和ESS(能量存储系统)市场扩张需要高容量和高效率的电池，并且已经进行了针对使用硅基材料作为电池的负极活性物质的研究。硅基负极活性物质具有表现出高容量和高效率的优点，但是具有与充电和放电期间的体积膨胀相关的缺点。

为了克服这些缺点，已经尝试将材料与碳基质、氧化硅或硅合金组合。在该背景技术中公开的以上信息仅用于增强对发明的背景的理解，因此，它可以包含不构成对本领域普通技术人员来讲在该国已经公知的现有技术的信息。

发明内容

一个实施例提供了一种能够改善初始效率和循环寿命特性的用于可再充电锂电池的负极活性物质。

另一实施例提供了一种包括负极活性物质的可再充电锂电池。

一个实施例提供了一种用于可再充电锂电池的负极活性物质，该负极活性物质包括：多孔硅-碳复合物，包括硅、碳和硅酸镁(MgSiO₃)以及孔，并且具有0.001I_MgSiO3(610)/I_Si(111)0.01的衍射峰强度比I_MgSiO3(610)/I_Si(111)，该衍射峰强度比I_MgSiO3(610)/I_Si(111)是在X射线衍射分析中在2θ＝30°至32°处的MgSiO₃的衍射峰强度I_MgSiO3(610)与在2θ＝27.5°至29.5°处检测的Si(111)的衍射峰强度I_Si(111)的比。

基于负极活性物质的总100wt％，硅酸镁的量可以是约0.01wt％至约1.0wt％或者约0.01wt％至约0.6wt％。

碳可以是非晶碳，并且非晶碳可以是软碳、硬碳或它们的组合。

基于负极活性物质的总重量，碳的量可以是约5wt％至约45wt％。

硅-碳复合物可以包括孔，并且碳可以覆盖在孔的外壁、硅和硅酸镁上。

孔可以具有约50nm或更大或者约50nm至约500nm的平均尺寸。

负极活性物质可以通过以下步骤来制备：对硅化镁进行一次热处理以制备加热产物；蚀刻加热产物以制备多孔硅；将多孔硅与非晶碳前驱体混合以制备混合物；以及对混合物进行二次热处理。

可以在空气气氛下进行一次热处理。可以在约600℃至约700℃下进行约5小时至约30小时的一次热处理。

可以使用酸进行蚀刻。酸可以是盐酸。

多孔硅和非晶碳前驱体的混合比按重量比可以是约95:5至约55:45。

可以在约800℃至约1200℃下进行二次热处理。