【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新型硫系活性材料、包含该硫系活性材料的电极、包含该电极的锂离子二次电池及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子二次电池因其充放电容量大，主要用作便携式电子设备的电池。此外，锂离子二次电池也越来越多地被用作电动汽车的电池，其性能有望得到改善。
2、专利文献1描述了一种通过焙烧包含聚合物和硫的原材料而获得的硫系活性材料，所述聚合物包含甲基丙烯腈作为单体成分。
3、另一方面，作为负极活性材料，已经提出使用能吸收和释放更多锂离子的材料，如硅(si)、锡(sn)等，以提高锂离子二次电池的电池容量。
4、现有技术文献
5、专利文献
6、专利文献1：jp 2020-167144 a
技术实现思路
1、专利技术解决的技术问题
2、然而，如专利文献1那样使用聚合物的活性材料往往会降低真密度，因此，即使单位质量的充放电容量很大，与单位体积的充放电容量(体积能量密度)相比，也往往会变得较差。
3、此外，上述作为负极活性材料提出的材料，在吸收和释放锂离子时体积会发生很大变化，因此在重复充电和放电时存在循环特性差的问题。虽然也使用了石墨、硬碳等碳材料，但其容量几乎已达到理论极限，无法期望容量大幅提高。
4、本专利技术的目的在于提供在保持容量保持率的同时具有良好体积能量密度的新型硫系活性材料、包含该硫系活性材料的电极(即正极或负极)、包含该电极的锂离子二次电池及其制备方法。
5、解决问题的方法
6、本专利技术涉及一种制备硫系活性材料的方法，所述方法包括以下步骤：
7、(1)将丙烯酸树脂、硫和含二价或三价铁离子的铁化合物混合，得到原材料；以及
8、(2)焙烧所述原材料，
9、其中，所述铁化合物的中值粒径为12.00μm以下。
10、专利技术效果
11、根据本专利技术，可以提供在保持容量保持率的同时具有良好体积能量密度的新型硫系活性材料、包含该硫系活性材料的电极(即正极或负极)、包含该电极的锂离子二次电池及其制备方法。
12、本文中，“循环特性”是指二次电池在重复充电/放电的情况下仍能保持充放电容量的特性。因此，在重复充放电时，充放电容量下降程度高、容量保持率低的二次电池的循环特性较差，相反，充放电容量下降程度低、容量保持率高的二次电池的循环特性优异。
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1.一种制备硫系活性材料的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于100质量份的丙烯酸树脂，原材料中含二价或三价铁离子的铁化合物的含量为50质量份以上且300质量份以下。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)包括以下子步骤：
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)包括以下子步骤：
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，步骤(2)中的焙烧温度高于250℃且低于550℃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，步骤(2)中的焙烧温度高于含二价或三价铁离子的铁化合物热分解的温度。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，相对于100质量份的丙烯酸树脂，原材料中的硫含量大于50质量份且小于1000质量份。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，丙烯酸树脂是选自以下聚合物中的至少一种：通过聚合选自下式(1)表示的丙烯酸酯化合物中的至少一种单体而得到的聚合物；或通过聚合选自下式(1)表示的丙烯酸酯化合物中的至少一种
9.根据权利要求8所述的方法，其中，R12是具有1个以上且6个以下碳原子的烷基，Y是具有2个以上且6个以下碳原子的直链亚烃基，在亚烃基中，取代基的数量为1个以上且4个以下，作为取代基的烷基的碳原子数量为1个以上且4个以下，构成亚烃基的碳骨架所具有的醚键数量为1个以上且2个以下。
10.一种制备电极的方法，所述方法在通过权利要求1-9中任一项所述的制备硫系活性材料的方法制备硫系活性材料后，还包括进行以下步骤：
11.一种制备锂离子二次电池的方法，所述方法在通过权利要求10所述的制备电极的方法制备电极后，还包括进行以下步骤：
12.一种硫系活性材料，其通过焙烧包含丙烯酸树脂、硫和含二价或三价铁离子的铁化合物的原料而获得，
13.根据权利要求12所述的硫系活性材料，其中，使用CuKα射线进行X射线衍射测量时，在2θ＝33.04°(±1.0°)范围内显示最大衍射强度的峰的半值宽度为0.20以上。
14.根据权利要求12或13所述的硫系活性材料，其中，真密度大于2.4g/cm3且小于3.6g/cm3。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的硫系活性材料，其中，碳含量为大于5.0质量％且小于30.0质量％。
16.根据权利要求12-15中任一项的硫系活性材料，其中，使用CuKα射线进行X射线衍射测量时，在2θ＝25.5°(±1.0°)、28.51°(±1.0°)、33.04°(±1.0°)、37.07°(±1.0°)、40.76°(±1.0°)、47.42°(±1.0°)和56.27°(±1.0°)的各范围内具有各自的峰。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的硫系活性材料，其中，丙烯酸树脂是选自以下聚合物中的至少一种：通过聚合选自下式(1)表示的丙烯酸酯化合物中的至少一种单体而得到的聚合物；或通过聚合选自下式(1)表示的丙烯酸酯化合物中的至少一种单体和选自下式(2)表示的二丙烯酸酯化合物中的至少一种单体而得到的聚合物，
18.根据权利要求17所述的硫系活性材料，其中，R12是具有1个以上且6个以下碳原子的烷基，Y是具有2个以上且6个以下碳原子的直链亚烃基，在亚烃基中，取代基的数量为1个以上且4个以下，作为取代基的烷基的碳原子数量为1个以上且4个以下，构成亚烃基的碳骨架所具有的醚键数量为1个以上且2个以下。
19.根据权利要求12-18中任一项所述的硫系活性材料，其中，中值粒径为1μm以上且40μm以下。
20.根据权利要求12-19中任一项所述的硫系活性材料，其中，相对于100质量份的丙烯酸树脂，原材料中含二价或三价铁离子的铁化合物的含量为50质量份以上且300质量份以下，硫含量为大于50质量份且小于1000质量份。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种制备硫系活性材料的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于100质量份的丙烯酸树脂，原材料中含二价或三价铁离子的铁化合物的含量为50质量份以上且300质量份以下。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)包括以下子步骤：
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)包括以下子步骤：
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，步骤(2)中的焙烧温度高于250℃且低于550℃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，步骤(2)中的焙烧温度高于含二价或三价铁离子的铁化合物热分解的温度。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，相对于100质量份的丙烯酸树脂，原材料中的硫含量大于50质量份且小于1000质量份。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，丙烯酸树脂是选自以下聚合物中的至少一种：通过聚合选自下式(1)表示的丙烯酸酯化合物中的至少一种单体而得到的聚合物；或通过聚合选自下式(1)表示的丙烯酸酯化合物中的至少一种单体和选自下式(2)表示的二丙烯酸酯化合物中的至少一种单体而得到的聚合物，
9.根据权利要求8所述的方法，其中，r12是具有1个以上且6个以下碳原子的烷基，y是具有2个以上且6个以下碳原子的直链亚烃基，在亚烃基中，取代基的数量为1个以上且4个以下，作为取代基的烷基的碳原子数量为1个以上且4个以下，构成亚烃基的碳骨架所具有的醚键数量为1个以上且2个以下。
10.一种制备电极的方法，所述方法在通过权利要求1-9中任一项所述的制备硫系活性材料的方法制备硫系活性材料后，还包括进行以下步骤：
11.一种制备锂离子二次电池的方法，所述方法在通过权利要求10所述的制备电极的方法制备电极后，还包括进行以下步骤：
12.一种硫系活性材料，其通过焙烧包含丙烯酸树脂、硫和含二价或三价铁离子的铁化合物的原料...
【专利技术属性】
技术研发人员：中条文哉，久保达也，
申请(专利权)人：住友橡胶工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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