负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极以及包含所述负极的二次电池制造技术

本发明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以及包含所述负极的二次电池。所述负极活性材料包含：包含SiO

【技术实现步骤摘要】
负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极以及包含所述负极的二次电池
[0001]本专利技术专利申请是申请号为201880028840.5、申请日为2018年5月4日、专利技术名称为“负极活性材料、包含所述负极活性材料的负极、包含所述负极的二次电池和所述负极活性材料的制备方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。


[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2017年5月4日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10
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2017
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0057050以及于2018年5月4日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10
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2018
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0051920的权益，所述申请的公开内容以引用的方式全文并入本文。
[0004]

[0005]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、包含所述负极的二次电池和所述负极活性材料的制备方法，具体地，所述负极活性材料的制备方法包括：准备包含SiO
x
(0.5<x<1.3)的硅类化合物；在所述硅类化合物上设置包含高分子化合物的聚合物层；在所述聚合物层上设置金属催化剂层；和对其上设置有聚合物层和金属催化剂层的所述硅类化合物进行热处理。

技术介绍

[0006]由于化石燃料的使用快速增长，对于使用替代能源或清洁能源的需求有所增加，作为这一趋势的一部分，利用电化学反应的发电和蓄电是最活跃的研究领域。
[0007]当前，利用电化学能量的电化学装置的典型实例可以是二次电池，并且其应用领域有越来越扩展的趋势。近年来，随着对于便携装置(例如，便携计算机、移动电话和照相机)的技术开发和需求的增加，对于作为能源的二次电池的需求显著地增加。在这些二次电池中，对具有高能量密度(即，大容量)的锂二次电池进行了相当多的研究，且已经得到商业化和广泛使用。
[0008]一般而言，二次电池由正极、负极、电解质和隔膜构成。负极包含其中源自正极的锂离子嵌入和脱嵌的负极活性材料，且可使用具有高放电容量的硅类活性材料作为负极活性材料。然而，因为硅类活性材料在电池的充电和放电期间发生过度的收缩和膨胀，活性材料中的导电路径被阻断，因此电池的循环特性降低。
[0009]为了解决这一局限，通常在硅类活性材料的表面上形成碳涂层(参见韩国专利申请公开号10
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2016
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0149862)。此外，已经尝试了通过使得所述碳涂层包含石墨烯来进一步改善导电性。为了在硅类活性材料的表面上设置石墨烯，主要使用化学气相沉积(CVD)，但因为必须使用单独的烃源，所以工序可能无法简化。
[0010]因此，需要开发可以在硅类活性材料的表面上设置包含石墨烯的碳涂层的简化的工序。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]韩国专利申请公开号10
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2016
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0149862

技术实现思路

[0014]技术问题
[0015]本专利技术的一个方面提供负极活性材料的制备方法，其中可以简化在硅类活性材料表面上形成包含石墨烯的碳涂层的工序。
[0016]本专利技术的另一个方面提供负极活性材料、负极和二次电池，其中可以控制在电池充电和放电期间负极活性材料的过度体积变化。
[0017]技术方案
[0018]根据本专利技术的一个方面，提供了负极活性材料的制备方法，所述方法包括：准备包含SiO
x
(0.5<x<1.3)的硅类化合物；在所述硅类化合物上设置包含高分子化合物的聚合物层；在所述聚合物层上设置金属催化剂层；对其上设置有聚合物层和金属催化剂层的所述硅类化合物进行热处理；和除去所述金属催化剂层，其中所述高分子化合物包含选自由葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖、酚醛树脂、萘树脂、聚乙烯醇树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺、呋喃树脂、纤维素树脂、环氧树脂、聚苯乙烯树脂、间苯二酚类树脂、间苯三酚类树脂、源自煤的沥青、源自石油的沥青和焦油组成的组中的任一种，或其两种以上的混合物。
[0019]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种负极活性材料、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，所述负极活性材料包含：包含SiO
x
(0.5<x<1.3)的硅类化合物；设置在所述硅类化合物上的无定形碳层；设置在所述无定形碳层上的石墨烯层；和对应于所述无定形碳层和石墨烯层之间的间隔空间的空隙层(cavity layer)。
[0020]有益效果
[0021]根据本专利技术一个实施方式的负极活性材料的制备方法不需要在制备石墨烯层期间供给碳原料的单独的化学气相沉积(CVD)工序。此外，因为可以在将聚合物层和金属催化剂层热处理的同时形成无定形碳层和石墨烯层，所以可以简化工序。
[0022]根据本专利技术另一个实施方式的负极活性材料，可以通过在所述负极活性材料中的空隙层缓和在电池充电和放电期间的内部应力。由此，因为可以抑制负极的结构瓦解且可以保持负极活性材料中的导电路径，所以可改善电池的循环特性。
具体实施方式
[0023]以下将对本专利技术作更详细的描述，以便更清晰地理解本专利技术。
[0024]应该理解，在说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应按照通常使用的词典中所定义的含义来解释。还应该理解，基于专利技术人可以适当地限定词语或术语的含义以便最好地解释本专利技术的原则，应该将所述词语或术语解释为具有与其在相关领域和本专利技术技术理念的背景下的含义相一致的含义。
[0025]在这里使用的术语仅用于描述特定示例性实施方式的目的，而非意在限制本专利技术。在本说明书中，单数形式术语可包括复数形式，除非有相反的指出。
[0026]还应该理解，在本说明书中使用的术语“包括”、“包含”或“具有”明确了所说明的特征、数字、步骤、要素或其组合的存在，但不排除一个或多个其它的特征、数字、步骤、要素
或其组合的存在或添加。
[0027]在本说明书中，可用透射电子显微镜(TEM)来检查无定形碳层、石墨烯层、聚合物层、或金属催化剂层的厚度。
[0028]根据本专利技术一个实施方式的负极活性材料的制备方法包括：准备包含SiO
x
(0.5<x<1.3)的硅类化合物；在所述硅类化合物上设置包含高分子化合物的聚合物层；在所述聚合物层上设置金属催化剂层；对其上设置有所述聚合物层和金属催化剂层的所述硅类化合物进行热处理；和除去所述金属催化剂层，其中所述高分子化合物可包含选自由葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖、酚醛树脂、萘树脂、聚乙烯醇树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺、呋喃树脂、纤维素树脂、环氧树脂、聚苯乙烯树脂、间苯二酚类树脂、间苯三酚类树脂、源自煤的沥青、源自石油的沥青和焦油组成的组中的任一种，或其两种以上的混合物。
[0029]所述硅类化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极活性材料，包含：包含SiO
x
的硅类化合物，其中0.5<x<1.3；设置在所述硅类化合物上的无定形碳层；设置在所述无定形碳层上的石墨烯层；和对应于所述无定形碳层和石墨烯层之间的间隔空间的空隙层。2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中所述空隙层的平均厚度为0.5nm至200nm。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金东赫，金银卿，李龙珠，赵来焕，崔静贤，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：