包括二氧化硅-金属复合体的锂二次电池用负极活性物质的制法及用其制备的负极活性物质制造技术

根据本发明专利技术的一实施方式的锂二次电池用负极活性物质的制备方法包括如下步骤：均匀混合硅和金属氧化物；及对上述混合物进行加热或球磨。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括二氧化硅-金属复合体的锂二次电池用负极活性物质的制法及用其制备的负极活性物质
本专利技术涉及包括使用硅和金属氧化物的锂二次电池负极材料用氧化硅-金属复合体的负极活性物质的制备方法、使用其制备的负极活性物质及包括由上述负极活性物质制成的负极的锂二次电池。更具体而言，本专利技术涉及包括在混合硅和金属氧化物之后通过热处理或球磨制备的锂二次电池负极材料用氧化硅-金属复合体的负极活性物质的制备方法、使用其制备的负极活性物质及包括由上述负极活性物质制成的负极的锂二次电池。
技术介绍
随着如移动电话等的小型设备市场和如电动汽车等大型设备市场的增长，对大容量、大功率及长寿命的锂二次电池的需求正在增加。构成锂二次电池的一部分的负极材料是决定锂二次电池的容量特性的主要因素之一，其中，硅(Si)的每重量的理论容量为4200mAh/g，这是作为以往使用的碳类负极材料的石墨的每重量的理论容量的10倍以上，因此作为下一代锂二次电池负极材料备受关注。然而，由于在充电/放电时容纳大量锂而体积的反复膨胀和收缩导致的含硅颗粒的电极破坏或与集电器之间发生接触缺陷等的不可逆容量，硅事实上难以商业化，因此，一直存在着解决由硅的体积变化引起的问题的需求。
技术实现思路
技术问题本专利技术旨在提供包括可用作锂二次电池用负极材料的包含氧化硅-金属复合体的负极活性物质的制备方法。本专利技术旨在提供通过可以解决作为现有硅类负极的问题的由于体积变化导致的不可逆容量来改善低寿命特性的负极及包括其的锂二次电池。本专利技术要解决的技术问题并不限定于以上所述的技术问题，通过下述的记载，本专利技术所属领域的技术人员可以明确地理解到未提及或者其他的技术问题。解决问题的方案为了解决上述技术问题，本专利技术的专利技术人发现通过在混合硅颗粒和金属氧化物后进行加热或球磨来可以形成氧化硅-金属复合体，上述复合体由于金属的优异机械特性而具有稳定的循环特性和优异倍率性能，基于此完成了本专利技术。本专利技术的一个实施方式提供一种锂二次电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：均匀混合硅和金属氧化物；及对上述混合物进行加热或球磨。根据本专利技术的一实施例，通过上述方法可以形成氧化硅-金属复合体。根据本专利技术的一实施例，上述氧化硅-金属复合体可以是通过将金属颗粒沾到氧化硅颗粒而形成的。根据本专利技术的一实施例，上述氧化硅可以为SiOx(0≤x≤2)。根据本专利技术的一实施例，上述金属氧化物可以为选自由Co、Cu、Ni、Mn、Fe、Ti、Al、Sn、Ag、Au、Mo、Zr、CoSi2、Cu3Si、Cu5Si、MnSi2、NiSi2、FeSi2、FeSi、TiSi2、Al4Si3、Sn2Si、AgSi2、Au5Si2、MoSi2及ZrSi2组成的组中的一种以上的氧化物。根据本专利技术的一实施例，可以以9:1至19:1的摩尔比混合上述硅和金属氧化物。根据本专利技术的一实施例，可以在400℃至2,000℃下进行上述加热步骤。根据本专利技术的一实施例，可以以100rpm至1,500rpm进行上述球磨步骤。根据本专利技术的一实施例，在上述混合步骤之前还可包括用酸处理上述硅的步骤。本专利技术的另一实施方式提供通过上述方法制备的锂二次电池用负极活性物质。本专利技术的再一实施方式提供包括上述负极活性物质的锂二次电池用负极。本专利技术的再一实施方式提供包括上述锂二次电池用负极的锂二次电池。另一方面，本专利技术的再一实施方式提供一种锂二次电池用负极活性物质，其特征在于，通过将选自由Co、Cu、Ni、Mn、Fe、Ti、Al、Sn、Ag、Au、Mo、Zr、CoSi2、Cu3Si、Cu5Si、MnSi2、NiSi2、FeSi2、FeSi、TiSi2、Al4Si3、Sn2Si、AgSi2、Au5Si2、MoSi2及ZrSi2组成的组中的一种以上的金属元素接触到氧化硅的颗粒表面上而形成。根据本专利技术的一实施例，可以以1:9至999:1的摩尔比构成上述氧化硅和金属元素。专利技术的效果根据本专利技术的一实施例的锂二次电池用负极活性物质的制备方法可以通过形成在氧化硅的颗粒表面上附着金属颗粒而成的氧化硅-金属复合体来形成金属颗粒均匀分布在氧化硅中的氧化硅-金属复合体。并且，在根据本专利技术的一实施例的锂二次电池用锂二次电池的运转(充电/放电)过程中抑制体积膨胀，从而可以提供改善锂二次电池用负极的寿命和电化学性能的锂二次电池。本专利技术的效果并非限定于所述效果，应当理解，包括从本专利技术的详细的说明或权利要求书中记载的专利技术的结构中推论出的所有效果。附图说明图1示出根据本专利技术的一实施例的氧化硅-金属复合体的合成工序流程图。图2示出根据本专利技术的一实施例的反应的示意图。图3示出根据本专利技术的一实施例热处理的‘CoO+Si’和作为比较例的仅对‘CoO’进行热处理而成的物质的XRD结果模式。图4示出根据本专利技术的一实施例获得的复合体的XPS分析结果。图5示出根据本专利技术的一实施例获得的复合体的SEM-EDS分析结果。图6示出纯硅的SEM照片(a)、氧化硅-钴复合体的SEM照片(b)、纯硅的TEM照片(c)、氧化硅-钴复合体的TEM照片(d、e)、纯硅的EDS映射图像(f至h)及氧化硅-钴复合体的EDS映射图像(i至l)。图7示出使用根据本专利技术的一实施例获得的复合体和比较例的电极的充电/放电速度。图8示出用于确认通过根据本专利技术的一实施例获得的复合体和纯硅的负极的机械性能的SEM图像。具体实施方式本专利技术的一个实施方式提供一种锂二次电池用负极活性物质的制备方法，该包括如下步骤：均匀混合硅和金属氧化物；及对上述混合物进行加热或球磨。根据本专利技术的一实施例，可以通过上述方法形成氧化硅-金属复合体。根据本专利技术的一实施例，上述氧化硅-金属复合体可以是通过将金属颗粒沾到氧化硅颗粒上而形成的。下面将参照附图描述本专利技术。然而，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限于在此所阐述的实施例。在附图中，为了说明的简明，与描述无关的部分被省略，纵贯全文，相同的标号始终指示相同的元件。在说明书全文中，当表示某个部分与其他部分“相连接(接入、接触、接合)”时，这不仅包括“直接连接”的情况，还包括在中间设置其他部件的“间接连接”情况。并且，当表示某个部分“包括”某个结构要素时，只要没有特别相反的记载，则这意味着并不排除其他结构要素，而是还可包括其他结构要素。此处使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不预期限制本专利技术。用于单数的表达包含复数的表达，除非在上下文中具有清楚地不同意思。诸如“包括”和/或“具有”的术语可以视为表示在说明书中记载的某一特征、数字、步骤、操作、组成元素、部件或其组合，但是不可以被视为排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作，组成元素、部件或其组合的存在或添加可能性。如上所述，在使用硅作为负极活性物质的情况下，在锂二次电池运转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂二次电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n均匀混合硅和金属氧化物；及/n对上述混合物进行加热或球磨。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181031 KR 10-2018-01325141.一种锂二次电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
均匀混合硅和金属氧化物；及
对上述混合物进行加热或球磨。


2.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于，通过上述方法形成氧化硅-金属复合体。


3.根据权利要求2所述的锂二次电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于，上述氧化硅-金属复合体是通过将金属颗粒沾到氧化硅颗粒而形成的。


4.根据权利要求2所述的锂二次电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于，上述氧化硅为SiOx(0≤x≤2)。


5.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于，上述金属氧化物为选自由Co、Cu、Ni、Mn、Fe、Ti、Al、Sn、Ag、Au、Mo、Zr、CoSi2、Cu3Si、Cu5Si、MnSi2、NiSi2、FeSi2、FeSi、TiSi2、Al4Si3、Sn2Si、AgSi2、Au5Si2、MoSi2及ZrSi2组成的组中的一种以上的氧化物。


6.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于，以9:1至19:1的摩尔比混合上述硅和金属氧化物。


7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：金亨珍，徐硕晧，
申请(专利权)人：光州科学技术院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR