负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种负极活性材料，所述负极活性材料包含：碳质基质，所述碳质基质包含第一粒子和第二粒子，其中所述第一粒子包含：硅核；氧化物层，所述氧化物层设置在所述硅核上并且包含SiO

Negative active material, negative electrode containing negative active material and secondary battery containing negative electrode

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求于2017年9月11日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2017-0116083号的权益，其公开内容通过引用被整体并入本文中。
本专利技术涉及负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的二次电池，其中具体地，所述负极活性材料包含含有第一粒子和第二粒子的碳质基质，所述第一粒子包含：硅核；氧化物层，所述氧化物层设置在硅核上并且包含SiOx(0<x≤2)；和涂层，所述涂层覆盖氧化物层的表面的至少一部分并且包含LiF，并且所述第二粒子是鳞片状石墨。
技术介绍
由于化石燃料的使用的快速增加，所以对使用替代能源或清洁能源的需求已经增加，并且作为这种趋势的一部分，使用电化学反应的发电和蓄电是最积极研究的领域。目前，使用电化学能的电化学装置的典型实例可以是二次电池，并且存在其使用领域越来越增大的趋势。近年来，随着便携式装置(如便携式计算机、移动电话和照相机)的技术发展和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求显著增加。在这些二次电池中，已经对具有高能量密度(即高容量)的锂二次电池进行了大量研究并且已经将其商业化并广泛使用。通常，二次电池由正极、负极、电解质和隔膜构成。负极包含将来自正极的锂离子嵌入和脱嵌的负极活性材料，并且可以使用具有高放电容量的硅类粒子作为负极活性材料。然而，诸如SiOx(0≤x<2)的硅类粒子具有低的初始效率，并且其体积在充电和放电期间过度变化。因此，存在的限制在于电池的寿命降低。通常，为了克服这种限制，已经使用了在硅类粒子的表面上形成涂层的技术。例如，正在使用在硅类粒子的表面上形成碳涂层的技术(韩国专利申请特开10-2015-0112746号)。然而，仅通过碳涂层不容易控制硅类粒子的过度体积膨胀，并且不能有效地控制硅类粒子与电解液的副反应。因此，需要开发一种负极活性材料，所述负极活性材料可以有效地控制在二次电池的充电和放电期间的体积变化以及与电解液的副反应。[现有技术文献][专利文献]韩国专利申请特开10-2015-0112746号
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供了负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极和包含所述负极的二次电池，所述负极活性材料可以有效地控制在二次电池的充电和放电期间的体积变化以及与电解液的副反应。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种负极活性材料，所述负极活性材料包含碳质基质，所述碳质基质包含第一粒子和第二粒子，其中所述第一粒子包含：硅核；氧化物层，所述氧化物层设置在硅核上并且包含SiOx(0<x≤2)；和涂层，所述涂层覆盖氧化物层的表面的至少一部分并且包含LiF，并且所述第二粒子是鳞片状石墨。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种包含所述负极活性材料的负极和包括所述负极的二次电池。有益效果根据按照本专利技术的实施方案的负极活性材料，可以通过包含LiF的涂层来提高电池的初始效率和放电容量，并且可以降低电极厚度变化率。此外，因为第一粒子和第二粒子的复合可以通过鳞片状石墨而平稳地进行，所以可以提高容量保持率，并且可以进一步降低电极厚度变化率。附图说明图1是本专利技术的负极活性材料的示意图；图2是根据本专利技术的负极活性材料中所包含的第一粒子的示意图；图3是示出实施例1和比较例1的飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)的结果的图。具体实施方式下文中，将更详细地描述本专利技术，以允许更清楚地理解本专利技术。应理解，说明书和权利要求中所使用的词语或术语不应被解释为具有常用词典中所定义的含义。应将进一步理解，基于专利技术人可以适当定义词语或术语的含义以对本专利技术进行最佳解释的原则，所述词语或术语应被解释为具有与其在本专利技术的相关领域背景和技术理念中的含义一致的含义。本文中所使用的术语仅用于描述特定示例性实施方案的目的，而并不旨在限制本专利技术。在说明书中，除非有相反指示，否则单数形式的术语可以包括复数形式。应进一步理解，当用在本说明书中时，术语“包括”、“包含”或“具有”表明所述特征、数字、步骤、元素或其组合的存在，但不排除一个或多个其它特征、数字、步骤、元素或其组合的存在或添加。参考图1和图2，根据本专利技术的实施方案的负极活性材料100包含含有第一粒子110和第二粒子120的碳质基质130，其中第一粒子110包含：硅核111；氧化物层112，所述氧化物层112设置在硅核111上并且包含SiOx(0<x≤2)；和涂层113，所述涂层113覆盖氧化物层的表面的至少一部分并且包含LiF，并且第二粒子120可以是鳞片状石墨。硅核可以包含硅(Si)，并且特别地，可以由Si形成。因此，可以增加二次电池的容量。硅核的平均粒径(D50)可以在40nm至400nm、特别是60nm至200nm、更特别是80nm至150nm的范围内。在平均粒径满足上述范围的情况下，纳米尺寸的硅核不容易在电池的充电和放电期间破裂，并且可以有效地进行锂的嵌入和脱嵌。在本说明书中，平均粒径(D50)可以被定义为在累积粒径分布曲线中的50％处的粒径。可以例如通过使用激光衍射法来测量平均粒径(D50)。激光衍射法通常可以测量从亚微米级别到几毫米的粒径，并且可以获得高重复性和高分辨率的结果。氧化物层可以设置在硅核上。特别地，氧化物层可以覆盖硅核的表面的至少一部分。氧化物层可以包含SiOx(0<x≤2)，并且特别地，可以包含SiO2。因此，在二次电池的充电和放电期间，可以控制硅核的体积的过度变化。氧化物层可以具有0.01nm至20nm、特别是0.05nm至15nm、更特别是0.1nm至10nm的厚度。在厚度满足上述范围的情况下，可以在保持二次电池的容量的同时有效地控制硅核的体积的过度变化。涂层可以覆盖氧化物层的表面的至少一部分。特别地，涂层可以被设置成覆盖氧化物层的整个表面，或者可以被设置成覆盖所述表面的一部分。涂层可以包含LiF，并且特别地，可以由LiF构成。因为涂层的LiF可以充当一种固体电解质界面(SEI)，所以可以防止硅核与电解液的副反应，可以改善锂离子传导性，并且可以控制硅核的体积的过度变化。因此，可以提高负极的初始效率。特别地，尽管本专利技术不限于此，但涂层中所包含的LiF可以通过在负极活性材料的制备期间施加的热处理而由结晶相和非晶相构成。在这种情况下，可以通过结晶相与非晶相之间的界面来改善锂离子传导性。基于负极活性材料的总重量，可以以0.05重量％至25重量％、特别是0.1重量％至20重量％、更特别是0.5重量％至15重量％的量包含涂层。在涂层的量满足上述范围的情况下，可以有效地防止硅核与电解液的副反应，可以有效地改善锂离子传导性，并且可以有效地控制硅核的体积的过度变化。因此，可以有效地提高负极的初始效率。涂层可以具有0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极活性材料，所述负极活性材料包含：/n碳质基质，所述碳质基质包含第一粒子和第二粒子，/n其中所述第一粒子包含：/n硅核；/n氧化物层，所述氧化物层设置在所述硅核上并且包含SiO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170911 KR 10-2017-01160831.一种负极活性材料，所述负极活性材料包含：
碳质基质，所述碳质基质包含第一粒子和第二粒子，
其中所述第一粒子包含：
硅核；
氧化物层，所述氧化物层设置在所述硅核上并且包含SiOx(0<x≤2)；和
涂层，所述涂层覆盖所述氧化物层的表面的至少一部分并且包含LiF，并且
所述第二粒子是鳞片状石墨。


2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述硅核具有40nm至400nm的平均粒径(D50)。


3.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述氧化物层具有0.01nm至20nm的厚度。


4.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中基于所述负极活性材料的总重量，所述涂层的含量为0.05重量％至25重量％。


5.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述涂层具有0.01nm至50nm的厚度。


6.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔静贤，李劭罗，金银卿，李龙珠，申善英，宋贤民，金志恩，权谞英，吴一根，李宰荣，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR