硅基负极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种二次电池用负极，所述负极包括：负极集流体；以及负极活性物质层，其形成在所述负极集流体上，其中，所述负极活性物质层包含硅基活性物质和导电材料，所述导电材料包含直径为4

【技术实现步骤摘要】
硅基负极及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种硅基负极及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着对移动设备的技术开发和需求的增加，对作为能源的电池的需求正在急剧增加，因此正在对可以适应各种要求的电池进行多方面的研究。特别地，作为这些装置的电源，正在对具有高的能量密度并具有优异的寿命和循环特性的锂二次电池进行积极的研究。
[0003]锂二次电池是指包括电极组件和非水电解质的电池，其中，所述电极组件包括正极、负极及介于所述正极和负极之间的微多孔隔膜，所述正极包含可以嵌入/脱嵌锂离子的正极活性物质，所述负极包含可以嵌入/脱嵌锂离子的负极活性物质，所述非水电解质含有锂离子。
[0004]所述负极活性物质使用锂金属、锂合金、结晶碳或非晶碳、碳复合物及硅基活性物质等。其中，所述硅基活性物质可以通过改善二次电池的容量来提供高的能量密度，因此单独使用或者与其它负极活性物质同时使用。
[0005]另外，使用硅基活性物质时，为了提高导电性，提出了使用单壁碳纳米管(single
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walled carbon nanotube)和多壁碳纳米管(multi
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walled carbon nanotube)作为导电材料的技术。然而，单壁碳纳米管的合成复杂，在费用方面不利，而多壁碳纳米管虽然费用低，但为了确保导电性所需的量过多，在电池整体性能方面反而可能起到不利的作用。
[0006]由此，需要开发一种使用在确保适当水平的导电性的同时降低成本而可以在费用方面得到改善的硅基活性物质的负极以及包括该负极的二次电池。

技术实现思路

[0007]要解决的技术问题
[0008]本专利技术是为了解决如上所述的问题而提出的，本专利技术提供一种硅基负极及其制备方法，所述硅基负极显示规定值以下的负极浆料电阻值，从而可以确保适当水平的导电性。
[0009]技术方案
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供一种二次电池用负极，所述负极包括：负极集流体；以及负极活性物质层，其形成在所述负极集流体上，其中，所述负极活性物质层包含硅基活性物质和导电材料，所述导电材料包含直径为4
‑
9nm且壁的数量为3
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7个的碳纳米管，相对于总100重量％的所述硅基活性物质，所述碳纳米管的含量为3
‑
9重量％。
[0011]相对于所述硅基活性物质的总重量，所述碳纳米管的含量可以为5
‑
9重量％。
[0012]所述导电材料可以进一步包含选自单壁碳纳米管、壁的数量为8个以上的碳纳米管及炭黑(carbon black)中的一种以上。
[0013]所述导电材料可以进一步包含单壁碳纳米管，相对于所述硅基活性物质的总重量，所述单壁碳纳米管的含量可以为0.15重量％以上且1重量％以下。
[0014]所述直径为4
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9nm且壁的数量为3
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7个的碳纳米管与所述单壁碳纳米管的重量比可以为1:0.05至0.25。
[0015]所述导电材料可以进一步包含炭黑，相对于所述硅基活性物质的总重量，所述炭黑的含量可以为6重量％以上且15重量％以下。
[0016]所述直径为4
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9nm且壁的数量为3
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7个的碳纳米管与所述炭黑的重量比可以为1:2至4。
[0017]所述负极活性物质层可以进一步包含粘合剂。
[0018]根据本专利技术的另一个方面，提供一种制备二次电池用负极的方法，其包括以下步骤：制备包含硅基活性物质、导电材料及粘合剂的负极浆料；以及将所述负极浆料涂布在负极集流体上并进行干燥，其中，所述导电材料包含直径为4
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9nm且壁的数量为3
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7个的碳纳米管，相对于总100重量％的所述硅基活性物质，所述碳纳米管的含量为3
‑
9重量％。
[0019]所述负极浆料的浆料电阻可以低于所述硅基活性物质的粉末电阻。
[0020]所述负极浆料的浆料电阻可以为0.70Ω
·
cm以下。
[0021]有益效果
[0022]根据本专利技术的一个实施方案的负极显示规定值以下的负极浆料电阻值，从而可以确保优异的导电性。此外，即使不直接制作电极，也可以通过测量由导电材料和增稠剂或更简单的组成构成的浆料的电阻来预测电极性能，从而无需直接制作电极，因此具有节约工艺和时间的效果。
具体实施方式
[0023]以下，参考各种实施方案，对本专利技术的优选的实施方案进行说明。然而，本专利技术的实施方案可以变形为各种其它实施方案，本专利技术的范围并不限定于以下说明的实施方案。
[0024]本专利技术的一个实施方案涉及一种硅基负极及其制备方法。
[0025]根据本专利技术的一个方面，提供一种二次电池用负极，所述负极包括：负极集流体；以及负极活性物质层，其形成在所述负极集流体上，其中，所述负极活性物质层包含硅基活性物质和导电材料，所述导电材料包含直径为4
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9nm且壁的数量为3
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7个的碳纳米管，相对于总100重量％的所述硅基活性物质，所述碳纳米管的含量为3
‑
9重量％。
[0026]所述负极集流体只要在电池中不引起化学变化并具有高的导电性，则不受特别限制。具体地，所述负极集流体可以使用铜，不锈钢，镍，钛，煅烧碳，用碳、镍、钛、银等对铜或不锈钢的表面进行表面处理而获得的，或者铝
‑
镉合金等。
[0027]通常，所述负极集流体可以具有3
‑
100μm的厚度，具体地，为了实现具有薄厚度的负极，所述负极集流体可以具有4
‑
40μm的厚度，并且还可以在所述负极集流体表面上形成微细的凹凸来增强负极活性物质的结合力。例如，所述负极集流体可以使用膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体、无纺布等各种形式。
[0028]形成在所述负极集流体的至少一面上的负极活性物质层可以包含硅基活性物质。所述硅基活性物质可以包含由SiO
x
(0≤x<2)表示的化合物，在SiO2的情况下，不与锂离子反应而无法储存锂，因此x可以在上述范围内。
[0029]虽然不做特别限定，但在促进充放电时的活性物质的结构稳定性，并且可以更顺利地形成用于保持导电性的导电网络，或者更容易接近用于粘合活性物质和集流体的粘合
剂的方面，所述硅基活性物质的平均粒径(D
50
)可以为1
‑
10μm，具体可以为2
‑
6μm。
[0030]另外，所述硅基活性物质可以以各种含量包含在所述负极活性物质层中，例如，所述负极活性物质层中可以包含5
‑
90重量％的所述硅基活性物质。具体地，在二次电池中充分实现硅基活性物质所具有的高容量的方面，所述负极活性物质层中可以包含60
‑
90重量％的所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池用负极，其包括：负极集流体；以及负极活性物质层，其形成在所述负极集流体上，其中，所述负极活性物质层包含硅基活性物质和导电材料，所述导电材料包含直径为4
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9nm且壁的数量为3
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7个的碳纳米管，相对于总100重量％的所述硅基活性物质，所述碳纳米管的含量为3
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9重量％。2.根据权利要求1所述的二次电池用负极，其中，相对于总100重量％的所述硅基活性物质，所述碳纳米管的含量为5
‑
9重量％。3.根据权利要求1所述的二次电池用负极，其中，所述导电材料进一步包含选自单壁碳纳米管、壁的数量为8个以上的碳纳米管及炭黑中的一种以上。4.根据权利要求1所述的二次电池用负极，其中，所述导电材料进一步包含单壁碳纳米管，相对于总100重量％的所述硅基活性物质，所述单壁碳纳米管的含量为0.15重量％以上且1重量％以下。5.根据权利要求4所述的二次电池用负极，其中，所述直径为4
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9nm且壁的数量为3
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7个的碳纳米管与所述单壁碳纳米管的重量比为1:0.05至0.25。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊烨，高秉浩，金廷娥，陈在奎，
申请(专利权)人：SK新能源株式会社，
类型：发明
国别省市：