CN101404330A - 可充电锂电池的负极活性材料和负极及可充电锂电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种负极活性材料、一种包括该负极活性材料的负极和一种包括该负极的可充电锂电池。一种可充电锂电池的负极的负极活性材料包括金属性活性材料核和聚合物，聚合物具有至少为40MPa的抗拉强度且涂覆在金属性活性材料颗粒上。聚合物控制负极活性材料的体积膨胀并提高电池的循环寿命特性。

Description

可充电锂电池的负极活性材料和负极及可充电锂电池

技术领域

本发明的各方面涉及一种负极活性材料、一种包括该负极活性材料的负极和一种包括该负极的可充电锂电池。

背景技术

近来，可充电锂电池作为便携式电子装置的电源已经引起了人们的注意。可充电锂电池使用有机电解质溶液，从而与传统的使用碱性水溶液的电池相比，可充电锂电池具有两倍于传统电池的放电电压且能量密度更高。对于可充电锂电池的正极活性材料，已经研究了能够嵌入锂的锂-过渡元素复合氧化物，例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiNi_1-xCo_xO₂(0＜x＜1)、LiMnO₂等。

对于可充电锂电池的负极活性材料，已经使用了各种可以嵌入和脱出锂离子的碳基材料，例如，人工石墨、天然石墨和硬碳。因为与锂相比，石墨具有-0.2V的较低的放电电势，所以石墨增大了电池的放电电压和能量密度。使用石墨作为负极活性材料的电池具有3.6V的高平均放电电势和优良的能量密度。此外，因为石墨由于显著的可逆性而对电池保证了较好的循环寿命，所以石墨是在前面提到的碳基材料中最广泛使用的材料。然而，石墨活性材料的密度低，因此，在每单位体积的能量密度方面容量低。此外，石墨很可能在高放电电压下与有机电解液反应，这样会导致电池燃烧或爆炸。

为了解决这些问题，近来已经对氧化物负极活性材料进行了大量的研究。例如，由日本富士胶卷有限公司(Fuji Film Co.，Ltd.Japan)开发的非晶氧化锡具有单位重量的高容量(800mAh/g)。然而，这种氧化物造成了一些严重缺陷，例如，达到50％的高初始不可逆容量。此外，氧化锡在充电反应或放电反应期间趋于被还原为锡金属，这就降低了电池在使用时的接受性。

参照另一种氧化物负极，在第2002-216753号日本专利公布中公开了负极活性材料Li_aMg_bVO_c(0.05≤a≤3，0.12≤b≤2，2≤2c-a-2b≤5)。在2002年日本电池会议(Preview No.3B05)上还呈现了包含Li_1.1V_0.9O₂的可充电锂电池的特性。然而，这些氧化物负极没有表现出足够的电池性能，因此，正在进行对其它氧化物负极材料的大量研究。

发明内容

本发明的一个示例性实施例提供了一种改善可充电电池的循环寿命特性的负极活性材料。

如这里所使用的，当没有提供特定的定义时，术语“涂覆”表示部分地或全部地设置在物体的表面上。

本发明的另一示例性实施例提供了一种包括该负极活性材料的负极和一种包括该负极的可充锂电池。负极活性材料包括金属性活性材料和高强度聚合物，其中，高强度聚合物具有至少40MPa的抗拉强度且涂覆在所述金属性活性材料颗粒上。

根据本发明的各方面，金属性活性材料可以包括锂金属、能够与锂合金化的金属、锂合金、能够与锂可逆地掺杂和分开的或能够可逆地形成含锂化合物的金属或半金属或者它们的组合。

根据本发明的各方面，金属性活性材料可以是过渡金属氧化物或所述金属性材料的氧化物。

根据本发明的各方面，金属性活性材料可以选自于由锂钒基氧化物、锡氧化物(SnO_x，0≤x≤2)、硅氧化物(SiO_x，0＜x＜2)、磷氧化物和它们的组合组成的组。

根据本发明的各方面，高强度聚合物的抗拉强度可以在从40MPa至200MPa的范围。

根据本发明的各方面，高强度聚合物可以是下面的化学式2至化学式5中的一种化合物。

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

在化学式2至化学式5中：R₁至R₁₉是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质；A₁至A₇是从由O、CO、SO₂和CR₄₁R₄₂组成的组中单独选择的物质，这里，R₄₁和R₄₂是从烷基、卤烷基或苯基中单独选择的物质；n₁和n₄是1至3中的单独的数；n₂、n₃和n₅至n₁₂是1至4中的单独的数；a₁至a₁₁是1至5中的单独的数；p和q是0.01至0.99的范围中的单独的数；以及m₁至m₃是100至10000中的单独的数。

根据本发明的各方面，聚合物可以是由二酐化合物和二胺化合物的亚胺化生成的酰胺酸化合物。二酐化合物可以选自于由具有下面的化学式6至化学式9的化合物组成的组。

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

[化学式9]

在上面的化学式6至化学式9中：R₂₀至R₂₄是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质；A₈选自于由O、CO、SO₂和C₄₁R₄₂组成的组，这里，R₄₁和R₄₂是烷基、卤烷基、苯基中的单独的物质；n₁₃是1至2；以及n₁₄和n₁₅是从1至3的范围内的单独的数。

根据本发明的各方面，二胺化合物可以选自于由具有下面的化学式10至化学式15的化合物组成的组。

[化学式10]

[化学式11]

[化学式12]

[化学式13]

[化学式14]

[化学式15]

在上面的化学式10至化学式15中：R₂₇至R₄₀是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质；A₉至A₁₃是从由O、CO、SO₂和CR₄₁R₄₂组成的组中的单独选择的物质，这里，R₄₁和R₄₂是烷基、卤烷基或苯基中的单独的物质；n₁₆至n₂₇是1至4中的单独的数；a₁₂和a₁₉是1至100中的单独的数。

根据本发明的各方面，高强度聚合物具有从10000至1000000范围内的重均分子量。

根据本发明的各方面，负极活性材料包括0.1wt％至2wt％的高强度聚合物。相对于负极活性材料在充放电之前的原始体积，负极活性材料的体积膨胀率按体积百分比计在从15％至40％的范围内。以从1nm至100nm的范围内的平均厚度在金属活性材料颗粒上涂覆聚合物。负极活性材料还包含涂覆在金属活性材料颗粒上的导电材料。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用于可充电锂电池的负极，该负极包括集流体和设置在所述集流体上的负极活性材料层。所述负极活性材料层包括负极活性材料和粘结剂。所述负极活性材料包括金属性活性材料和涂覆在金属性活性材料颗粒上的抗拉强度至少为40MPa的聚合物。

根据本发明的又一示例性实施例，提供了一种包括上文的负极、正极和电解液的可充电锂电池，其中，正极包括能够可逆地嵌入锂离子的正极活性材料。

根据本发明的各方面，由于金属性活性材料颗粒涂覆有高强度聚合物，所以有效地抑制了负极活性材料的体积膨胀。因此，可以改善电池的循环寿命特性。

本发明的另外的方面和/或优点将在以下的描述中部分地进行阐明，部分地通过描述是显而易见的，或部分地可以通过实施本发明的总体构思而了解。

附图说明

通过以下结合附图对示例性实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得明显且更易于理解，附图中：

图1是示出了根据本发明一个示例性实施例的可充电锂电池的示意性剖视图；

图2是示出了根据合成示例1的聚酰亚胺聚合物的抗拉强度和根据对比示例1的聚偏二氟乙烯聚合物的抗拉强度的对比的曲线图；

图3和图4分别是根据示例7的负极活性材料的500X和3000X的SEM照片。

具体实施方式

现在将详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的示例性实施例的示例示出在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。为了解释本发明的各方面，下面通过参照附图描述了示例性实施例。

本发明的各方面涉及一种用于可充电锂电池的负极活性材料。近来，随着对高容量电池的需求的增大，研究了高容量金属性负极活性材料。然而，在金属性负极活性材料的情况下，由于在充放电过程中锂离子的重复嵌入和脱出，导致负极活性材料的体积重复地膨胀和收缩。由于在活性材料中产生裂缝，所以劣化了活性材料的循环寿命特性和电导率。

根据本发明的各方面，提供了一种在充放电过程中的体积变化减小的负极活性材料。负极活性材料提供改善的循环寿命特性和电导率，并防止电解液从电极中挤出。

根据本发明一个示例性实施例的负极活性材料包括金属性活性材料和聚合物，聚合物涂覆在金属性活性材料颗粒上并且抗拉强度至少为40MPa。

金属性活性材料可以包括锂金属、能够与锂合金化的金属、锂合金、能够与锂可逆地掺杂和分开的或能够可逆地形成含锂化合物的金属或半金属或者它们的组合。金属性活性材料可以包括上述材料的氧化物。

能够与锂合金化的金属可以是从由Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Al、Fe和它们的组合组成的组中选择的至少一种。能够与锂可逆地掺杂和分开的或能够可逆地形成含锂化合物的金属或半金属可以是从由锡、硝酸钛、硅、磷和它们组合组成的组中选择的至少一种。

金属氧化物可以包括过渡金属氧化物。金属氧化物可以选自于由锂钒基氧化物、氧化锡(SnO_x，0≤x≤2)、硅氧化物(SiO_x，0＜x＜2)、磷氧化物和它们的组合组成的组。

根据本发明的各方面，活性材料可以具有下面的化学式1：

[化学式1]

Li_xM_yV_zO_2+d

在化学式1中，0.1≤x≤2.5，0≤y≤0.5，0.5≤z≤1.5，0≤d≤0.5，且M选自于由Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Ti和它们的组合组成的组。根据一个示例性实施例，从由Al、Cr、Mo、Ti、W、Zr和它们的组合组成的组中选择的金属适合于M。抗拉强度至少为40MPa的高强度聚合物涂覆在金属性活性材料颗粒上。

根据一个示例性实施例，聚合物具有40MPa至200MPa的抗拉强度。根据另一实施例，聚合物具有50MPa至150MPa的抗拉强度。如果聚合物具有范围从40MPa至200MPa的抗拉强度，则聚合物可以有效地抑制负极活性材料的膨胀。当聚合物的抗拉强度小于40MPa时，聚合物不会有效地抑制负极活性材料的体积膨胀。

聚合物可以是下面的化学式2至化学式5的化合物，或者是通过酰胺酸的亚胺化反应(S2：脱水反应)生成的化合物，其中，所述酰胺酸是通过由二酐化合物和二胺化合物之间的反应(S1)而得到的。

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

在化学式2至化学式5中：R₁至R₁₉是从由氢、烷基、卤烷基(包含诸如F、Cl、Br或I的卤素的烷基)、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和诸如F、Cl、Br或I的卤素组成的组中单独选择的物质；A₁至A₇是从由O、CO、SO₂和CR₄₁R₄₂组成的组中单独选择的物质，这里，R₄₁和R₄₂是从烷基、诸如C(CF₃)₂的卤烷基(包含诸如F、Cl、Br或I的卤素的烷基)或苯基中的单独的物质；n₁和n₄是从1至3的单独的数；n₂、n₃和n₅至n₁₂是从1至4的单独的数；a₁至a₁₁是从1至5的单独的数；p和q是从0.01至0.99的范围内的单独的数；m₁至m₃是从100至10000的单独的数。

根据一个示例性实施例，R₁至R₁₉是从由氢、烷基、氟烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质。根据另一示例性实施例，R₁至R₁₉是从由氢、烷基和苄基组成的组中单独选择的物质。根据一个示例性实施例，A₁至A₇是从由O、CO、SO₂和C(CF₃)₂组成的组中单独选择的物质。

根据一个示例性实施例，n₁和n₄是从1至3的单独的数，n₂、n₃和n₅至n₁₂是从1至4的单独的数。根据一个示例性实施例，a₁至a₁₁是从1至5的单独的数。根据又一实施例，a₁至a₁₁是从1至3的单独选择的数。根据再一实施例，a₁至a₁₁是从1至2的单独的数。根据一个实施例，p和q是从0.1至0.9的范围内的单独的数。根据一个实施例，m₁至m₃是从1000至5000的范围内的单独的数。

上述化学式2至化学式5的重复单元的具体示例是下面的化学式16的聚酰胺酰亚胺类聚合物、下面的化学式17的聚砜类聚合物、下面的化学式18的聚氧代砜类聚合物和聚丙烯腈类聚合物。

[化学式16]

[化学式17]

[化学式18]

在上面的化学式16至化学式18中，p的范围是从0.01至0.99，q的范围是从0.01至0.99，m₁和m₂是从100至10000的单独的数。根据一个实施例，p和q是从0.1至0.9的范围内的单独的数。根据一个实施例，m₁和m₂是从1000至5000的范围内的单独的数。

可选择地，可以通过下面的化学式6至化学式9中的至少一种二酐化合物和下面的化学式10至化学式15中的至少一种二胺化合物之间的亚胺化反应来合成聚合物。亚胺化反应是在二酐化合物中的COOH与二胺化合物中的CON之间形成CON-CO环的反应。化学式6至化学式15如下：

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

[化学式9]

[化学式10]

[化学式11]

[化学式12]

[化学式13]

[化学式14]

[化学式15]

在化学式6至化学式15中：R₂₀至R₂₄以及R₂₇至R₄₀是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和诸如从F、Cl、Br和I中选择的卤素组成的组中单独选择的物质。在一个实施例中，R₂₀至R₂₄以及R₂₇至R₄₀是从由氢、烷基、氟烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质。在另一实施例中，R₂₀至R₂₄以及R₂₇至R₄₀是从由氢、烷基和氟烷基组成的组中单独选择的物质。A₈至A₁₃是从由O、CO、SO₂和CR₄₁R₄₂组成的组中单独选择的物质，这里，R₄₁和R₄₂是从烷基、卤烷基或苯基中选择的相同物质或单独选择的物质。在一个实施例中，A₈至A₁₃是从由O、CO和SO₂组成的组中单独选择的物质，n₁₃的范围为1至2，n₁₄和n₁₅是从1至3的范围内的单独的数，n₁₆至n₂₇是1至4中的单独的数，a₁₂至a₁₉是1至100中的单独的数。在一个实施例中，a₁₂至a₁₉是1至20中的单独的数。

在本发明的化学式中，烷基表示C₁至C₇烷基或C₁至C₃烷基；卤烷基表示C₁至C₇卤烷基或C₁至C₃卤烷基；烷氧基表示C₁至C₇烷氧基或C₁至C₃烷氧基；芳基表示C₆至C₁₈芳基或C₆至C₁₂芳基。

由上述式6至式9表示的二酐化合物的示例包括：式19的均苯四羧酸二酐(PMDA)、化学式20的4，4′-氧双邻苯二羧酸二酐(OPDA)、化学式21的二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、化学式22的3，3′，4，4′-二苯砜四羧酸二酐(DSDA)、化学式23的1，2，3，4-环戊烷四羧酸二酐(CPDA)和化学式24的2，3，5-三羧酸环丁基二酐，如下：

[化学式19]

[化学式20]

[化学式21]

[化学式22]

[化学式23]

[化学式24]

由上述的式10至式15表示的二胺化合物的示例包括化学式25的4，4′-氧苯胺、化学式26的六氟-2，2-二(4，4-氨基苯氧基苯基)丙烷、化学式27的三苯基醚二胺(TPE)和苯二胺(例如化学式28的1，3-苯二胺和化学式29的1，4-苯二胺)，如下：

[化学式25]

[化学式26]

[化学式27]

[化学式28]

[化学式29]

下面的反应方案1示出了使4，4′-氧双邻苯二羧酸二酐和4，4′-氧苯胺反应获得酰胺酸的反应(S1)和随后进行的由酰胺酸获得高强度聚合物的亚胺化反应(S2)。

[反应方案1]

参照反应方案1，通过将二酐化合物和二胺化合物在合适的溶剂中混合并加热该混合物来执行亚胺化反应，从而合成所得的聚酰亚胺类聚合物。所述合适的溶剂和加热温度在本领域中是公知的，因此不提供对其的详细描述。

根据本发明的一个示例性实施例，所述高强度聚合物具有范围为10000至1000000的重均分子量。根据另一实施例，该重均分子量的范围为100000至600000。在该范围内，所述聚合物具有优良的溶解性和机械强度。另一方面，当不在该范围内时，所述聚合物的溶解性和/或机械抗拉强度会降低。

可以通过不减弱活性材料的性能的任何方法(例如喷涂或浸渍)来将所述聚合物涂覆在金属性活性材料的颗粒上。这些涂覆方法在本领域中是公知的，因此不提供对其的详细描述。

根据一个示例性实施例，包含所述聚合物的表面处理层的厚度的范围为1nm至100nm。根据另一示例性实施例，该范围为5nm至100nm。根据又一示例性实施例，该范围为10nm至50nm。如果该厚度在该范围内，则它可以使在充电和放电的同时发生的负极活性材料的体积变化最小化，并可以使在电解液和负极活性材料之间的界面处发生的副反应最小化。另一方面，如果该厚度不在该范围内，则电池电阻会过度地增大，从而抑制锂离子和电子的传输。

表面处理层还可包括导电剂，以提高表面处理层的导电性。可以使用任何导电材料，除非它引起化学变化。导电材料的示例包括：含碳材料，例如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑(ketjen black)和碳纤维；金属粉体或纤维，包括铜、镍、铝、银等；或者导电聚合物，例如聚苯撑衍生物。根据一个示例性实施例，含碳材料可以适合于导电材料。

根据一个示例性实施例，负极活性材料包含0.1wt％至2wt％的高强度聚合物。根据另一实施例，高强度聚合物的量的范围为0.1wt％至1wt％。如果高强度聚合物的量在该范围内，则高强度聚合物被均匀地涂覆在金属性活性材料表面上，从而高强度聚合物可以控制负极活性材料的体积膨胀。另一方面，当高强度聚合物的量不在该范围内时，表面处理层会过厚，从而增大电池电阻。

根据一个示例性实施例，活性材料核的表面被涂覆有高强度聚合物，从而在充电过程中有效地抑制负极活性材料的体积膨胀。根据一个示例性实施例，相对于负极活性材料的初始体积，负极活性材料的体积膨胀率的范围按体积计为15％至40％。根据另一示例性实施例，该范围按体积计为15％至30％。根据又一示例性实施例，该范围按体积计为15％至20％。当负极活性材料的体积膨胀率在所述范围中的任何一个范围中时，在电极中保持导电通路，使得电池电阻不增大。因此，提高了电池的循环寿命特性，并使电池变形现象最小化。

根据本发明另一实施例的用于可充电锂电池的负极包括集流体和设置在集流体上的负极活性材料层。负极活性材料层包含上述金属性活性材料。

基于负极活性材料层的总重量，所包含的金属性活性材料的量可为80wt％至99wt％。根据一个实施例，基于负极活性材料层的总重量，所包含的金属性活性材料的量为85wt％至97wt％。当所包含的金属性活性材料的量不在该范围内时，电池容量会降低，或者粘合剂的相对量减少，从而负极活性材料层和集流体之间的附着性会劣化。

可以按照如下的步骤来制造负极：通过混合金属性活性材料、粘合剂和可选择的导电剂来制备负极活性材料组合物，然后将该组合物涂敷在诸如铜集流体的负极集流体上。负极的制造方法是公知的，因此在本发明中不对其进行详细描述。

粘合剂的示例包括上述高强度聚合物、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、丁二炔纤维素(diacetylene cellulose)、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯。

可以使用任何导电材料作为导电剂，除非它引起化学变化。导电剂的示例包括天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、超导电乙炔炭黑(denkablack)、碳纤维、金属粉体或纤维以及聚苯撑衍生物，其中，所述金属粉体或纤维包括铜、镍、铝、银等。

所述溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮，但所述溶剂不限于此。可以从由铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、涂覆有导电金属的聚合物基底及它们的组合组成的组中选择集流体。

根据一个示例性实施例，相对于负极的厚度，负极的体积膨胀率的范围按体积计为10％至30％。根据另一实施例，该范围按体积计为10％至20％。如果负极的体积膨胀率在所述范围中的任何一个范围中，则在电极中保持导电通路，并且电池电阻不增大。因此，提高了电池的循环寿命特性，并使电池变形现象最小化。

根据本发明一个实施例的可充电锂电池包括负极、正极和电解液，所述负极包含负极活性材料。正极可包含正极活性材料，例如能够可逆地嵌入锂离子的化合物。具体地讲，正极活性材料包括下面的化学式30至化学式53的化合物：

[化学式30]

Li_aA_1-bB_bD₂

其中，在上述式中，0.95≤a≤1.1，并且0≤b≤0.5；

[化学式31]

Li_aE_1-bB_bO_2-cF_c

其中，在上述式中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，并且0≤c≤0.05；

[化学式32]

LiE_2-bB_bO_4-cF_c

其中，在上述式中，0≤b≤0.5，并且0≤c≤0.05；

[化学式33]

Li_aNi_1-b-cCo_bBcD_α

其中，在上述式中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，并且0＜α≤2；

[化学式34]

Li_aNi_1-b-cCo_bB_cO_2-αF_α

其中，在上述式中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，并且0＜α＜2；

[化学式35]

Li_aNi_1-b-cCo_bB_cO_2-αF₂

其中，在上述式中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，并且0＜α＜2；

[化学式36]

Li_aNi_1-b-cMn_bB_cD_α

其中，在上述式中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，并且0＜α≤2；

[化学式37]

Li_aNi_1-b-cMn_bB_cO_2-αF_α

其中，在上述式中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，并且0＜α＜2；

[化学式38]

Li_aNi_1-b-cMn_bB_cO_2-αF₂

其中，在上述式中，0.95≤a≤1.1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，并且0＜α＜2；

[化学式39]

Li_aNi_bE_cG_dO₂

其中，在上述式中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.9，并且0.001≤d≤0.1；

[化学式40]

Li_aNi_bCo_cMn_dGeO₂

其中，在上述式中，0.90≤a≤1.1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，并且0.001≤e≤0.1；

[化学式41]

Li_aNiG_bO₂

其中，在上述式中，0.90≤a≤1.1，并且0.001≤b≤0.1；

[化学式42]

Li_aCoG_bO₂

其中，在上述式中，0.90≤a≤1.1，并且0.001≤b≤0.1；

[化学式43]

Li_aMnG_bO₂

其中，在上述式中，0.90≤a≤1.1，并且0.001≤b≤0.1；

[化学式44]

Li_aMn₂G_bO₄

其中，在上述式中，0.90≤a≤1.1，并且0.001≤b≤0.1；

[化学式45]

QO₂；

[化学式46]

QS₂；

[化学式47]

LiQS₂；

[化学式48]

V₂O₅；

[化学式49]

LiV₂O₅；

[化学式50]

LiIO₂；

[化学式51]

LiNiVO₄；

[化学式52]

Li_3-fJ₂(PO₄)₃(0≤f≤3)；以及

[化学式53]

Li_3-fFe₂(PO₄)₃(0≤f≤2)。

在化学式30至53中，A选自于由Ni、Co、Mn及它们的组合组成的组；B选自于由Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素及它们的组合组成的组；D选自于由O、F、S、P及它们的组合组成的组；E选自于由Co、Mn及它们的组合组成的组；F选自于由F、S、P及它们的组合组成的组；G选自于由Al、Cr、Mn、Fe、Mg、Sr、V、诸如La和Ce的镧系元素及它们的组合组成的组；Q选自于由Ti、Mo、Mn及它们的组合组成的组；I选自于由Cr、V、Fe、Sc、Y及它们的组合组成的组；J选自于由V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu及它们的组合组成的组。

正极活性材料可以是从由单质硫(S₈)、硫类化合物(例如Li₂S_n(n≥1)或溶解在阴极电解液中的Li₂S_n(n≥1))和有机硫化合物以及碳-硫聚合物((C₂S_f)_n：f＝2.5至50，n≥2)组成的组中选择的至少一种。

可以按照如下的步骤来制造正极：通过混合正极活性材料、粘合剂和可选择的导电剂来制备正极活性材料组合物，然后将该组合物涂敷在诸如铝的正极集流体上。

可以使用任何导电材料作为导电剂，除非它引起化学变化。导电剂的示例包括天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、金属粉体或纤维以及聚苯撑衍生物，其中，所述金属粉体或纤维包括铜、镍、铝、银等。

粘合剂可以从由聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、丁二炔纤维素、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯组成的组中选择，但是粘合剂不限于此。所述溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮，但所述溶剂不限于此。

在根据本发明一个实施例的可充电电池中，电解液包含非水有机溶剂和锂盐。非水有机溶剂用作参与电池的电化学反应的离子的传输介质。非水有机溶剂可包括碳酸酯类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂或非质子溶剂。碳酸酯类溶剂的示例包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)等。酯类溶剂的示例可包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯(mevalonolactone)、己内酯等。醚类溶剂的示例包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃等。酮类溶剂的示例包括环己酮等。非质子溶剂的示例包括腈(例如X-CN，其中，X为C₂至C₂₀的直链烃、支链烃或环烃、双键、芳环或醚键)、酰胺(例如二甲基甲酰胺)、二氧戊环(例如1，3-二氧戊环)等。

可以单独地使用非水有机溶剂，或者作为混合物来使用非水有机溶剂。当作为混合物来使用有机溶剂时，可以根据期望的电池性能来控制混合比。

碳酸酯类溶剂可包括环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。当按照1∶1至1∶9的体积比将环状碳酸酯与链状碳酸酯混合在一起且采用该混合物作为电解液时，可以提高电解液性能。

根据本发明一个实施例的电解液还可包括碳酸酯类溶剂和芳香烃类溶剂的混合物。可按照1∶1至30∶1的体积比将碳酸酯类溶剂和芳香烃类溶剂混合在一起。

所述芳香烃类有机溶剂可以由下面的式54表示：

[化学式54]

在化学式54中，R_a至R_f单独地选自于由氢、卤素、C₁至C₁₀烷基、卤烷基及它们的组合组成的组。

芳香烃类有机溶剂可包括从由苯、氟苯、1，2-二氟苯、1，3-二氟苯、1，4-二氟苯、1，2，3-三氟苯、1，2，4-三氟苯、氯苯、1，2-二氯苯、1，3-二氯苯、1，4-二氯苯、1，2，3-三氯苯、1，2，4-三氯苯、碘苯、1，2-二碘苯、1，3-二碘苯、1，4-二碘苯、1，2，3-三碘苯、1，2，4-三碘苯、甲苯、氟代甲苯、1，2-二氟甲苯、1，3-二氟甲苯、1，4-二氟甲苯、1，2，3-三氟甲苯、1，2，4-三氟甲苯、氯甲苯、1，2-二氯甲苯、1，3-二氯甲苯、1，4-二氯甲苯、1，2，3-三氯甲苯、1，2，4-三氯甲苯、碘甲苯、1，2-二碘甲苯、1，3-二碘甲苯、1，4-二碘甲苯、1，2，3-三碘甲苯、1，2，4-三碘甲苯、二甲苯及它们的组合组成的组中选择的至少一种，但不限于此。

非水电解质还可包括例如碳酸亚乙烯酯或碳酸氟代亚乙酯类化合物的添加剂，以提高电池的循环寿命。可以按照提高循环寿命的任何合适的量来包括所述添加剂。

在正常的电池操作过程中，锂盐是电池中的锂离子源。锂盐的非限制性示例包括从由LiPF₆、LiBF₄、LiSbF₆、LiAsF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiC₄F₉SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂，LiN(C₂F₅SO₂)₂、LiAlO₄、LiAlCl₄、LiN(C_pF_2p+1SO₂)(C_qF_2q+1SO₂)(其中，p和q为自然数)、LiSO₃CF₃、LiCl、LiI、双乙二酸硼酸锂及它们的组合组成的组中选择的至少一种。可以按照0.1M至2.0M的浓度来使用锂盐。根据一个实施例，可以按照0.7M至1.6M的浓度来使用锂盐。当锂盐浓度小于0.1M时，由于电解液导电率低而会使电解液的性能降低；而当锂盐浓度大于2.0M时，由于电解液的粘度的增大而会使锂离子迁移率减小。

固体电解液可包括聚氧化乙烯。固体电解液可包括聚有机硅氧烷侧链或聚氧化烯侧链。固体电解液可以是硫化物电解液，例如Li₂S-SiS₂、Li₂S-GeS₂、Li₂S-P₂S₅、Li₂S-B₂S₃等。固体电解液可以包括无机化合物，例如Li₂S-SiS₂-Li₃PO₄、Li₂S-SiS₂-Li₃SO₄等。

在正极和负极之间可设置分隔件。分隔件可以是从由聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯组成的组中选择的化合物的一层或多层。分隔件可包括多个不同的层，例如聚乙烯/聚丙烯层、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯层或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯层。

图1示出了根据本发明一个示例性实施例的可充电锂电池100的结构。可充电锂电池100包括电极组件110、用于容纳电极组件110的电池壳120以及用于密封电池壳120的帽组件140。电极组件包括负极112、正极113以及置于正极112和负极113之间的分隔件114。可充电锂电池的结构不限于图1中示出的结构，例如，它可以为方形或袋形(pouch-shaped)电池。

下面的示例更加详细地示出了本发明的各方面。然而，应该理解的是，本发明不受这些示例的限制。

合成示例1：高强度预聚物的制备

在N-甲基吡咯烷酮溶剂中按照50∶50的摩尔比混合4，4′-氧双邻苯二羧酸二酐和4，4′-氧苯胺，并在氮气氛下在90℃进行聚合，从而合成聚酰胺酸高强度预聚物。

合成示例2：高强度预聚物的制备

在N-甲基吡咯烷酮溶剂中按照50∶50的摩尔比混合均苯四羧酸二酐和六氟-2，2-二(4，4-氨基苯氧基苯基)丙烷，并在氮气氛下在90℃进行聚合，从而合成聚酰胺酸高强度预聚物。

合成示例3：高强度预聚物的制备

在N-甲基吡咯烷酮溶剂中按照50∶50的摩尔比混合二苯甲酮四羧酸二酐和1，4-苯二胺，并在氮气氛下在90℃进行聚合，从而合成聚酰胺酸高强度预聚物。

示例1：负极活性材料的制备

将合成示例1中获得的聚酰胺酸高强度预聚物溶解在N-甲基吡咯烷酮中，从而获得聚合物溶液。以该预聚物与Li_1.1VO₂的重量比为1∶99均匀混合该聚合物溶液与Li_1.1VO₂，从而提供混合物。在120℃干燥该混合物，以去除N-甲基吡咯烷酮，随后在200℃下进行热处理，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含1wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以20nm的厚度被涂覆在Li_1.1VO₂的颗粒上，从而形成表面处理层。

示例2：负极活性材料的制备

将合成示例1中获得的聚酰胺酸高强度预聚物溶解在N-甲基吡咯烷酮中，从而获得聚合物溶液。以该预聚物、Li_1.1VO₂和炭黑导电剂的重量比为1∶97∶2均匀混合该聚合物溶液与Li_1.1VO₂和炭黑导电剂，从而提供混合物。在200℃加热该混合物，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含1wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以30nm的厚度被涂覆在Li_1.1VO₂的颗粒上，从而形成表面处理层。

示例3：负极活性材料的制备

将合成示例1中获得的聚酰胺酸高强度预聚物溶解在N-甲基吡咯烷酮中，从而获得聚合物溶液。以该预聚物与SiO_1.8的重量比为1∶99均匀混合该聚合物溶液与SiO_1.8，从而提供混合物。在200℃加热该混合物，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含1wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以15nm的厚度被涂覆在SiO_1.8的颗粒上，从而形成表面处理层。

示例4：负极活性材料的制备

将合成示例1中获得的聚酰胺酸高强度预聚物溶解在N-甲基吡咯烷酮中，从而获得聚合物溶液。以该预聚物与SiO_1.8的重量比为2∶98均匀混合该聚合物溶液与SiO_1.8，从而提供混合物。在200℃加热该混合物，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含2wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以20nm的厚度被涂覆在SiO_1.8的颗粒上，从而形成表面处理层。

示例5：负极活性材料的制备

将合成示例2中获得的聚酰胺酸高强度预聚物溶解在N-甲基吡咯烷酮中，从而获得聚合物溶液。以该预聚物与SiO_1.8的重量比为1∶99均匀混合该聚合物溶液与SiO_1.8，从而提供混合物。在200℃加热该混合物，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含1wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以20nm的厚度被涂覆在SiO_1.8的颗粒上，从而形成表面处理层。

示例6：负极活性材料的制备

将合成示例3中获得的聚酰胺酸高强度预聚物溶解在N-甲基吡咯烷酮中，从而获得聚合物溶液。以该预聚物与Li_1.1VO₂的重量比为1∶99均匀混合该聚合物溶液与Li_1.1VO₂，从而提供混合物。在200℃加热该混合物，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含1wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以20nm的厚度被涂覆在Li_1.1VO₂的颗粒上，从而形成表面处理层。

示例7：负极活性材料的制备

在N-甲基吡咯烷酮中按照95∶1∶4的重量比混合Li_1.1VO₂、聚酰胺酰亚胺和超导电乙炔炭黑导电剂，然后在120℃下干燥，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含1wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以20nm的厚度被涂覆在Li_1.1VO₂的颗粒上，从而形成表面处理层。

示例8：负极活性材料的制备

在N-甲基吡咯烷酮中按照95∶1∶4的重量比混合Li_1.1VO₂、聚丙烯腈和炭黑导电剂，然后在120℃下干燥，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含1wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以15nm的厚度被涂覆在Li_1.1VO₂的颗粒上，从而形成表面处理层。

示例9：负极活性材料的制备

在N-甲基吡咯烷酮中按照95∶1∶4的重量比混合Li_1.1VO₂、聚砜和炭黑导电剂，然后在120℃下干燥，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含1wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以15nm的厚度被涂覆在Li_1.1VO₂的颗粒上，从而形成表面处理层。

示例10：负极活性材料的制备

在N-甲基吡咯烷酮中按照95∶1∶4的重量比混合Li_1.1VO₂、聚氧砜(polyoxysulfone)和炭黑导电剂，然后在120℃下干燥，从而提供负极活性材料。所提供的负极活性材料包含1wt％的高强度聚合物，所述高强度聚合物以15nm的厚度被涂覆在Li_1.1VO₂的颗粒上，从而形成表面处理层。

对比示例1：负极活性材料的制备

在N-甲基吡咯烷酮中按照90∶10的重量比混合Li_1.1VO₂和聚偏二氟乙烯，然后在120℃下干燥，从而提供负极活性材料。

示例11：可充电锂电池的制造

在N-甲基吡咯烷酮中按照90∶10的重量比混合根据示例1至示例6、示例8至示例10和对比示例1的负极活性材料中的每种与聚偏二氟乙烯，从而提供负极浆料。

以70μm的厚度将每种负极浆料涂覆在铜箔上，以提供薄的电极板，在135℃下干燥3小时或更长时间，然后压制，从而提供包含氧化钒负极活性材料的负极。按照92∶4∶4的重量比混合LiCoO₂正极活性材料、聚偏二氟乙烯与炭黑导电剂，并将该混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中，从而提供正极浆料。

以70μm的厚度将该正极浆料涂覆在铝箔上，以提供薄的电极板，在135℃下干燥3小时或更长时间，并压制，从而提供正极。

按照1.15M将LiPF₆锂盐加入到碳酸二乙酯(DEC)和碳酸亚乙酯(EC)混合溶剂(碳酸二乙酯和碳酸亚乙酯的体积比为7∶3)中，从而提供电解液。

利用多孔聚丙烯膜分隔件来缠绕所提供的负极和正极，并将其放入电池盒中。将电解液注入电池盒中，从而完成可充电锂电池。所使用的电解液的量为2.7g。

示例12：可充电锂电池的制造

在N-甲基吡咯烷酮中按照90∶10的重量比将包含根据示例7的负极活性材料和人造石墨(SG-K3)的混合物与聚偏二氟乙烯混合，从而提供负极浆料。

以70μm的厚度将该负极浆料涂覆在铜箔上，以提供薄的电极板，在135℃下干燥3小时或更长时间，然后压制，从而提供包含氧化钒/人造石墨负极活性材料的负极。

除了使用该负极之外，按照与示例11中的步骤相同的步骤来制造可充电锂电池。

高强度聚合物的抗拉强度测量

对根据合成示例1至合成示例3由聚酰胺酸预聚物获得的聚酰亚胺聚合物和根据对比示例1的聚偏二氟乙烯聚合物施加范围为0至0.1KN的负荷，并测量其抗拉强度。图2中示出了合成示例1的聚酰亚胺聚合物和对比示例1的聚偏二氟乙烯聚合物的结果(虚线：合成示例1；实线：对比示例1)。

根据相同的工艺来测量从示例7、示例9和示例10获得的聚酰胺酰亚胺、聚砜和聚氧砜的抗拉强度和相对于初始值的伸长。结果示出在下面的表1中。对下面的聚砜(1)至(3)的伸长(％)和抗拉强度(MPa)进行了3次测量。

表1

	伸长(％)	拉伸强度(MPa)
			聚酰胺酰亚胺	16	80
聚砜(1)	12.1	63.71
			聚砜(2)	13.09	63.53
聚砜(3)	12.95	63.62
			聚氧砜	11.31	71.14

参照图2，根据合成示例1的聚酰亚胺高强度聚合物具有平均94MPa的优良的抗拉强度。另一方面，根据对比示例1的聚偏二氟乙烯聚合物具有过低的抗拉强度，范围为22MPa至35MPa。此外，如表1所示，根据示例7、示例9和示例10的聚酰胺酰亚胺、聚砜和聚氧砜具有平均63MPa或更高的高抗拉强度。

电极膨胀率测量

对包含根据示例1至示例10和对比示例1的负极活性材料的电池施加40psi的压强，并按照2C进行充电和放电，作为电池的化成工艺。随后，作为标准工艺按照2C执行充电和放电。随后，拆解该电池，并用碳酸二甲酯清洗负极板。

在室温下干燥每个清洗过的电极板，用测微器测量电极厚度，并与初始电极厚度做比较，从而计算电极膨胀率。由示例7和对比示例1的结果示出在下面的表2中。

表2

	充电之后的电极膨胀率(％)
		示例7	15％
对比示例1	80％

参照表2，确认的是：根据示例7的包含高强度聚合物的表面处理层与根据对比示例1的包含聚偏二氟乙烯聚合物的表面处理层相比具有显著降低的电极膨胀率。确认的是：电极膨胀因高强度聚合物而受到抑制。另外，确认示例1至示例6和示例8至示例10具有类似的效果。

SEM照片评价

用SEM照片来评价示例1至示例10的负极活性材料。图3示出了示例7的负极活性材料的500X SEM照片，图4示出了示例7的负极活性材料的3000X SEM照片。在图3中，A表示人造石墨，B表示Li_1.1VO₂活性材料。在图4中，A表示Li_1.1VO₂活性材料，B表示被涂覆有包含超导电乙炔炭黑(B)和聚酰胺酰亚胺的表面处理层的活性材料核。参照图3和图4，根据示例7的负极活性材料具有被涂覆有包含超导电乙炔炭黑(B)和聚酰胺酰亚胺的表面处理层的活性材料核。

虽然已经示出和描述了本发明的几个示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围限定在权利要求及其等同物中。

Claims (33)

1、一种用于可充电锂电池的负极活性材料，包括：

金属性活性材料；

聚合物，抗拉强度至少为40MPa且涂覆在金属性活性材料颗粒上。

2、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，金属性活性材料选自于由锂金属、能够与锂合金化的金属、锂合金、能够与锂可逆地掺杂和分开的或能够可逆地形成含锂化合物的金属或半金属及它们的组合组成的组。

3、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，金属性活性材料包括过渡金属氧化物。

4、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，金属性活性材料选自于由锂钒基氧化物、锡氧化物SnO_x、硅氧化物SiO_x、磷氧化物和它们的组合组成的组，其中，锡氧化物SnO_x中的x满足0≤x≤2，硅氧化物SiO_x中的x满足0＜x＜2。

5、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，聚合物的抗拉强度的范围是从40MPa至200MPa。

6、如权利要求3所述的负极活性材料，其中，聚合物的抗拉强度的范围是从50MPa至150MPa。

7、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，聚合物是选自于由下面的化学式2至化学式5组成的组的化合物：

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

其中，在化学式2至化学式5中，

R₁至R₁₉是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质，

A₁至A₇是从由O、CO、SO₂和CR₄₁R₄₂组成的组中选择的相同物质或单独选择的物质，这里，R₄₁和R₄₂是从烷基、卤烷基或苯基中单独选择的物质，

n₁和n₄是1至3中的单独的数，

n₂、n₃和n₅至n₁₂是1至4中的单独的数，

a₁至a₁₁是1至5中的单独的数，

p和q是0.01至0.99的范围中的单独的数，

m₁至m₃是100至10000中的单独的数。

8、如权利要求7所述的负极活性材料，其中，聚合物是通过酰胺酸的亚胺化生成的化合物，所述酰胺酸是由二酐化合物和二胺化合物之间的反应得到的，所述二酐化合物选自于由具有下面的化学式6至化学式9的化合物组成的组：

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

[化学式9]

其中，在化学式6至化学式9中，

R₂₀至R₂₄是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质，

A₈选自于由O、CO、SO₂和CR₅₁R₅₂组成的组，这里，R₅₁和R₅₂是烷基、卤烷基或苯基中的单独的物质，

n₁₃是1至2，以及

n₁₄和n₁₅是1至3中的单独的数。

9、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，聚合物是通过酰胺酸的亚胺化生成的化合物，所述酰胺酸是由二酐化合物和二胺化合物之间的反应得到的，所述二胺化合物是选自于由具有下面的化学式10至化学式15的化合物组成的组中的至少一种：

[化学式10]

[化学式11]

[化学式12]

[化学式13]

[化学式14]

[化学式15]

其中，在化学式10至化学式15中，

R₂₇至R₄₀是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质，

A₉至A₁₃选自于由O、CO、SO₂和CR₄₁R₄₂组成的组，这里，R₄₁和R₄₂是烷基、卤烷基、苯基中的单独的物质，

n₁₆至n₂₇是1至4中的单独的数，以及

a₁₂和a₁₉是1至100中的单独的数。

10、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，聚合物具有从10000至1000000范围内的重均分子量。

11、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，负极活性材料包括0.1wt％至2wt％的聚合物。

12、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，以1nm至100nm的范围内的平均厚度涂覆聚合物。

13、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，负极活性材料的体积膨胀率按体积百分比计在从15％至40％的范围内。

14、如权利要求13所述的负极活性材料，其中，负极活性材料的体积膨胀率按体积百分比计在从20％至30％的范围内。

15、如权利要求1所述的负极活性材料，其中，还包括含在聚合物中的导电材料。

16、如权利要求15所述的负极活性材料，其中，导电材料是含碳材料。

17、一种用于可充电锂电池的负极，包括集流体和设置在所述集流体上的负极活性材料层，其中，所述负极活性材料层包括：

金属性活性材料；

聚合物，抗拉强度至少为40MPa并涂覆在金属性活性材料颗粒上；

粘结剂。

18、如权利要求17所述的负极，其中，金属性活性材料选自于由锂金属、能够与锂合金化的金属、锂合金、能够与锂可逆地掺杂和分开的或能够可逆地形成含锂化合物的金属或半金属及它们的组合组成的组。

19、如权利要求17所述的负极，其中，金属性活性材料包括过渡金属氧化物。

20、如权利要求17所述的负极，其中，金属活性材料是选自于由锂钒基氧化物、锡氧化物SnO_x、硅氧化物SiO_x、磷氧化物和它们的组合组成的组中的至少一种，其中，锡氧化物SnO_x中的x满足0≤x≤2，硅氧化物SiO_x中的x满足0＜x＜2。

21、如权利要求17所述的负极，其中，聚合物的抗拉强度的范围是从40MPa至200MPa。

22、如权利要求21所述的负极，其中，聚合物的抗拉强度的范围是从50MPa至150MPa。

23、如权利要求17所述的负极，其中，聚合物选自于由下面的化学式2至化学式5组成的组：

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

其中，在化学式2至化学式5中，

R₁至R₁₉是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质，

A₁至A₇是从由O、CO、SO₂和CR₄₁R₄₂组成的组中单独选择的物质，这里，R₄₁和R₄₂是烷基、卤烷基或苯基中的单独的物质，

n₁和n₄是1至3中的单独的数，

n₂、n₃和n₅至n₁₂是1至4中的单独的数，

a₁至a₁₁是1至5中的单独的数，

p和q是0.01至0.99的范围中的单独的数，

m₁至m₃是100至10000中的单独的数。

24、如权利要求17所述的负极，其中，聚合物是通过酰胺酸的亚胺化生成的化合物，所述酰胺酸是由二酐化合物和二胺化合物之间的反应得到的，所述二酐化合物选自于由下面的化学式6至化学式9组成的组：

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

[化学式9]

其中，在化学式6至化学式9中，

R₂₀至R₂₄是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中选择的相同物质或单独选择的物质，

A₈选自于由O、CO、SO₂和CR₅₁R₅₂组成的组，这里，R₅₁和R₅₂是从烷基、卤烷基或苯基中单独选择的物质，

n₁₃是1至2，以及

n₁₄和n₁₅是1至3中的单独的数。

25、如权利要求17所述的负极，其中，聚合物是通过酰胺酸的亚胺化生成的化合物，所述酰胺酸是由二酐化合物和二胺化合物之间的反应得到的，所述二胺化合物选自于由下面的化学式10至化学式15组成的组：

[化学式10]

[化学式11]

[化学式12]

[化学式13]

[化学式14]

[化学式15]

其中，在化学式10至化学式15中，

R₂₇至R₄₀是从由氢、烷基、卤烷基、烷氧基、包含Li或Na的丙烯酸、芳基和卤素组成的组中单独选择的物质，

A₉至A₁₃是从由O、CO、SO₂和CR₄₁R₄₂组成的组中选择的，这里，R₄₁和R₄₂是烷基、卤烷基或苯基中的单独的物质，

n₁₆至n₂₇是1至4中的单独的数，以及

a₁₂和a₁₉是1至100中的单独的数。

26、如权利要求17所述的负极，其中，聚合物具有从10000至1000000范围内的重均分子量。

27、如权利要求17所述的负极，其中，负极活性材料包括0.1wt％至2wt％的聚合物。

28、如权利要求17所述的负极，其中，以从1nm至100nm的范围内的平均厚度涂覆聚合物。

29、如权利要求17所述的负极，其中，还包括含在聚合物中的导电材料。

30、如权利要求29所述的负极，其中，导电材料是含碳材料。

31、如权利要求17所述的负极，其中，负极的体积膨胀率按体积百分比计在从10％至30％的范围内。

32、如权利要求31所述的负极，其中，负极的体积膨胀率按体积百分比计在从10％至20％的范围内。

33、一种可充电锂电池，包括：

负极，所述负极包括集流体和设置在所述集流体上的负极活性材料层，其中，所述负极活性材料层包括金属性活性材料、聚合物和粘结剂，所述聚合物具有至少为40MPa的抗拉强度且涂覆在金属性活性材料颗粒上；

正极，包括能够可逆地嵌入锂离子的正极活性材料；以及

电解液。

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