CN112786849A - 负极活性物质和包括其的可再充电锂电池 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于可再充电锂电池的负极活性物质和包括其的可再充电锂电池，其中，负极活性物质包括Si纳米颗粒和非晶碳，具有约0.7或更大的球形度(长径比)和10m2/g或更小的BET比表面积。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于可再充电锂电池的负极活性物质和包括其的可再充电锂电池。
背景技术
最近，可再充电锂电池作为用于小型便携式电子装置的电源受到了关注。可再充电锂电池使用有机电解质溶液，从而具有比使用碱水溶液的传统电池高两倍或更多倍的放电电压，因此具有高能量密度。
对于可再充电锂电池的正极活性物质，已经使用了具有能够嵌入锂离子的结构的锂-过渡金属氧化物(诸如LiCoO2、LiMn2O4、LiNi1-xCoxO2(0<x<1)等)。
作为负极活性物质，主要使用了诸如人造石墨、天然石墨、硬碳等的各种碳基负极活性物质。然而，这种碳基负极活性物质具有约360mAh/g的低容量，因此已经积极地调查了具有比该碳基负极活性物质高四倍或更多倍的具有2500mAh/g或更大的容量的硅基负极活性物质的研究。然而，与碳基负极活性物质(具体地，石墨)相比，硅具有在充电和放电期间会发生的剧烈的体积膨胀(相对于石墨是300％)，并且它导致与电解质的副反应严重地发生，从而消耗电解质溶液，并因此使循环寿命特性劣化。
在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对发明的背景技术的理解，因此，它可能包含不形成在本国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
发明内容
一个实施例提供了一种用于可再充电锂电池的负极活性物质，该负极活性物质表现出抑制的体积膨胀以及优异的初始效率和循环寿命特性。
其它实施例提供了一种包括用于可再充电锂电池的负极活性物质的可再充电锂电池。
一个实施例提供了一种用于可再充电锂电池的负极活性物质，该负极活性物质包括包含Si纳米颗粒和非晶碳的Si-碳复合物，具有约0.7或更大的球形度(长径比)和10m2/g或更小的BET比表面积。
球形度可以是约0.7或更大且约1或更小。
BET比表面积可以是约0.5m2/g至10m2/g。
Si纳米颗粒可以具有球形形状。
此外，Si-碳复合物可以包括作为团聚的Si纳米颗粒的二次颗粒。
非晶碳可以覆盖Si纳米颗粒的表面或二次颗粒的表面。
非晶碳可以填充在Si纳米颗粒之间。
Si纳米颗粒可以是片型的。
此外，Si纳米颗粒可以具有约10nm至约200nm的粒径。
通过使用CuKα射线的Si颗粒的X射线衍射发现的在(111)平面处的衍射峰的半峰全宽FWHM(111)可以是约0.3度(°)至约7度(°)。
用于可再充电锂电池的负极活性物质可以具有约40μm或更小的粒径。
Si纳米颗粒和非晶碳的混合比按重量比可以是约8:2至约2:8。
另一实施例提供了一种包括包含负极活性物质的负电极、正电极和电解质的可再充电锂电池。
其它实施例包括在以下详细描述中。
根据一个实施例的用于可再充电锂电池的负极活性物质可以表现出抑制的体积膨胀以及优异的初始效率和循环寿命特性。
附图说明
图1是用于限定负极活性物质的球形度的图。
图2是示出了根据一个实施例的可充电锂电池的结构的示意图。
图3A是根据示例1的第一负极活性物质的5000倍放大的SEM照片。
图3B是根据示例1的第一负极活性物质的15,000倍放大的SEM照片。
图3C是根据示例1的第一负极活性物质的50,000倍放大的SEM照片。
图4A是通过使用CP-SEM(受控压力扫描电子显微镜)记录的根据示例1的负电极的剖面的10,000倍放大的SEM照片。
图4B是主要地示出图4A中所示的球形形状材料的100,000倍放大的SEM照片。
图5是根据对比示例1的第一负极活性物质的5000倍放大的SEM照片。
图6A是通过使用CP-SEM(受控压力扫描电子显微镜)记录的根据对比示例1的负电极的剖面的50,000倍放大的SEM照片。
图6B是负极活性物质层的100,000倍放大的SEM照片。
图7A是根据对比示例2的第一负极活性物质的15,000倍放大的SEM照片。
图7B是根据对比示例2的第一负极活性物质的50,000倍放大的SEM照片。
具体实施方式
在下文中，详细描述了实施例。然而，这些实施例是示例性的，并且不限制本发明，本发明由权利要求的范围限定。
用于可再充电锂电池的负极活性物质可以包括Si-碳复合物。Si-碳复合物可以包括Si纳米颗粒和非晶碳。
负极活性物质的球形度(长径比)可以是约0.7或更大，并且在一个实施例中，可以是约0.7或更大且1.0或更小。如图1中所示，如果负极活性物质具有球形或椭圆形形状，则球形度是指短轴的长度与长轴的长度的比(Lb/La)。图1示出了例如具有椭圆形形状的颗粒，但是负极活性物质不限于椭圆形形状。因此，如果球形度是1.0，则表明负极活性物质具有基本上完全地球形形状。
如果负极活性物质的球形度是约0.7或更大，则负极活性物质的表面积可以减小，导致负极活性物质与电解质在其上接触的区域或者负极活性物质与锂反应的区域减小，从而可以减少与电解质的副反应，并且也可以减少与锂的反应。另外，负电极中的活性物质允许均匀膨胀，从而减少由其引起的体积膨胀。
通过具有约10m2/g或更小(例如，约0.5m2/g至约10m2/g)的BET比表面积的负极活性物质可以更有效地获得由于表面积的这种减小的效果。如果负极活性物质的BET比表面积是约10m2/g或更小，并且根据一个实施例，是约0.5m2/g至10m2/g，则可以减少与电解质的接触以抑制副反应，从而有助于改善性能且增大初始效率。
即，根据一个实施例的具有约0.7或更大的球形度和10m2/g或更小的BET比表面积的负极活性物质可以是具有减少的电解质的副反应以及与锂的反应的活性物质。
如果不满足负极活性物质的球形度和BET比表面积中的仅一个，则活性物质的体积膨胀会增加，初始效率会减小或者循环寿命特性会劣化，这是不期望的。
在负极活性物质中，Si纳米颗粒可以是一次颗粒，一次颗粒(即，一次颗粒中的至少一个)团聚以形成可以包括在Si-碳复合物中的二次颗粒。因此，Si-碳复合物可以包括其中团聚有Si纳米颗粒的二次颗粒。
在一个实施例中，Si纳米颗粒可以具有片状形状、球形形状等，但不限于此。此外，其中团聚有一次颗粒中的至少一个的二次颗粒可以具有球形形状。
在一个实施例中，非晶碳可以存在以覆盖二次颗粒的表面。即，根据一个实施例的负极活性物质可以包括包含Si纳米颗粒的核，根据另一实施例，可以包括其中团聚有作为Si纳米颗粒的一次颗粒中的至少一个的二次颗粒核以及围绕核的非晶碳。在一个实施例中，核表示定位在活性物质内部的区域，当更详细地描述时，核被非晶碳围绕，使得其表示基本上不向外暴露的区域。因此，核可以是存在于围绕核的非晶碳内部的区域。
此外，非晶碳可以填充在一次颗粒之间，并且非晶碳填充在一次颗粒之间以因此覆盖一次颗粒的表面。如上所述，当非晶碳填充在一次颗粒之间时，负极活性物质的孔体积减小以抑制电解质的副反应且起到缓冲作为Si纳米颗粒的一次颗粒的膨胀的作用。此外，填充在一次颗粒之间的非晶碳用作粘结剂以防止负极活性物质颗粒的破裂且改善导电性。
非晶碳可以是软碳、硬碳、中间相沥青碳化物、烧制焦炭或它们的组合。
Si纳米颗粒可以是片型的。即，Si颗粒可以是具有长轴和短轴的片型的，在此，Si颗粒可以具有约5至约20的长径比(长轴/短轴，例如宽度/厚度)。当Si颗粒的长径比在上述范围内时，可以抑制Si纳米颗粒的体积膨胀，从而改善电池的循环寿命特性和初始效率。
Si颗粒可以具有约10nm至约200nm的粒径。粒径可以是颗粒的平均粒径。在此，平均粒径可以是通过累积体积测量的粒径D50。当没有另外提供定义时，这样的粒径D50表示其中累积体积在颗粒分布中是约50体积％的平均粒径D50。当Si纳米颗粒的尺寸在上述范围内时，可以抑制负极活性物质与电解质的副反应，并且可以减少Si纳米颗粒的膨胀，从而改善电池的循环寿命特性和初始效率。
此外，当Si纳米颗粒是其中团聚有一次颗粒中的至少一个的二次颗粒时，二次颗粒的粒径可以是约2μm至约15μm，或约5μm至约10μm。另外，一次颗粒的粒径可以是约10nm至约200nm。当负极活性物质的平均粒径在上述范围内时，锂离子可以容易地分布在负极活性物质内部，并且可以改善电阻和倍率能力。
平均颗粒尺寸D50可以通过本领域普通技术人员公知的一般技术来测量，例如，使用粒径分析仪、透射电子显微镜照片或扫描电子显微镜照片来测量。另一方法可以通过使用具有动态光散射的测量装置对其测量，分析数据以对相对于每个颗粒尺寸的颗粒的数目计数，然后计算以获得平均粒径D50来进行。
在一个实施例中，通过使用CuKα射线的Si颗粒的X射线衍射发现的在(111)平面处的衍射峰的半峰全宽FWHM(111)可以是约0.3度(°)至约7度(°)。当Si颗粒的半峰全宽FWHM(111)在该范围内时，可以改善循环寿命特性。
通过使用CuKα射线作为目标射线，在2θ＝40°至50°、0.04至0.06的扫描速度(°/s)和0.01至0.03的步长(°/step)的测量条件下进行X射线衍射分析。
Si纳米颗粒和非晶碳的混合比可以是约8:2至2:8重量比，并且在一个实施例中，可以是约7:3至5:5重量比。在一个实施例中，当Si纳米颗粒作为其中Si纳米颗粒团聚的二次颗粒存在时，在负极活性物质中，Si纳米颗粒和非晶碳的混合比也可以因此是二次颗粒和非晶碳的混合比。当Si纳米颗粒和非晶碳的混合比在上述范围内时，可以实现相对于结晶碳负极活性物质的更优异的容量，具体地，更高的容量。
另外，非晶碳可以作为用于涂覆二次颗粒的表面的涂覆层存在，并且可选地，可以与涂覆层形式一起作为一次颗粒之间的填充形式存在。不管在一次颗粒之间填充非晶碳或涂覆层的存在形式如何，基于总的100wt％的负极活性物质，包括在负极活性物质中的非晶碳的总量可以是约20wt％至约80wt％。
在一个实施例中，在非晶碳作为用于涂覆表面的涂覆层存在的情况下，非晶碳可以以约1nm至约1000nm(例如，约30nm至约200nm)的厚度存在于二次颗粒的表面上。当非晶碳的厚度在该范围内时，可以改善负极活性物质的导电性，并且可以减少与电解质的接触，从而有效地抑制由于副反应物产生引起的电阻增大。
在一个实施例中，负极活性物质的粒径可以是约40μm或更小，或者可以是约2μm至约15μm。当负极活性物质的粒径在该范围内时，锂离子容易地分布在负极活性物质内部，并且可以改善电池电阻和倍率能力特性。
可以根据以下步骤制备负极活性物质。
首先，可以制备硅颗粒。硅颗粒可以是纳米颗粒，并且在一个实施例中，可以是约10nm至约200nm的粒径的纳米颗粒。这种纳米颗粒的硅颗粒可以从用于制备纳米颗粒的一般技术(诸如粉碎等)获得。通过使用CuKα射线的Si颗粒的X射线衍射发现的在(111)平面处的衍射峰的半峰全宽FWHM(111)可以是约0.3度(°)至约7度(°)。
可以将硅颗粒分散在溶剂中以制备硅颗粒的分散液。作为溶剂，可以适当地使用不使硅颗粒氧化且容易挥发的醇，其示例可以是异丙醇、乙醇、甲醇、丁醇或它们的组合。硅颗粒的分散液可以具有约10wt％至约30wt％的浓度。
可以将获得的硅颗粒的分散液喷雾干燥。在该工艺期间，具有纳米(一次颗粒)尺寸的硅颗粒团聚以制备具有微米尺寸的球形Si二次颗粒。二次颗粒可以在内部包括孔，即，一次颗粒之间的间隙。可以通过控制喷嘴类型和气氛以控制获得的负极活性物质的球形度来执行喷雾干燥。即，作为喷嘴，可以适当地使用能够通过使液体和蒸汽混合制备细颗粒的双流体喷嘴。在使用双流体喷嘴的情况下，可以制备细的球形颗粒，并且因为制备的颗粒尺寸小，所以不需要额外的粉碎来保持球形形状。如果使用在旋转器旋转的同时用于喷雾的圆盘型喷嘴，则由于会制备大的颗粒，当颗粒尺寸增大时需要额外的粉碎，并且会制备诸如球形、椭圆形或圆环形形状的各种形状的颗粒，因此这是不期望的。
此外，可以在N2气氛(例如，约40L/min至约50L/min的N2的吹入量，或者约30L/min至约40L/min的N2的吹入量)下适当地执行喷雾干燥，。当在喷雾干燥期间吹入的N2的吹入量在该范围内时，可以制备具有球形形状并具有预定的尺寸的微米颗粒。如果N2的吹入量小于约30L/min，则由于喷射的产物会再次团聚且制备的颗粒尺寸增大，因此这是不期望的。如果吹入量是约50L/min，则制备的颗粒尺寸非常小，并且大量地制备细颗粒。
可以在约120℃至约170℃下执行喷雾干燥。当在该温度范围内执行喷雾干燥时，可以通过瞬间蒸发充分地干燥具有微米尺寸的球形Si颗粒。
其中团聚有Si纳米尺寸的一次颗粒的具有微米尺寸的Si二次颗粒可以与非晶碳混合。在此，二次颗粒与非晶碳的混合比可以是约80:20至20:80重量比，或者约60:40至约50:50重量比。
非晶碳前体可以是聚酰亚胺树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇树脂、聚(甲基)丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、纤维素树脂、环氧树脂、聚苯乙烯树脂、石油沥青、煤沥青、生焦炭、中间相沥青、煤油、石油重油、焦炭或它们的组合。
获得的混合物可以被压缩成形。压缩成形可以在足以使具有微米尺寸的Si二次颗粒保持为球形形状的压力(例如，约20MPa至约150MPa)下进行。此外，压缩成形可以进行1分钟至5分钟。压缩成形允许具有微米尺寸的球形Si二次颗粒牢固地粘附到非晶碳前体，允许非晶碳前体插入在一次颗粒之间，并且非晶碳前体可以很好地插入到形成在二次颗粒内部的孔中，使得非晶碳可以以期望的量(期望的厚度)在最终活性物质中的一次颗粒之间，因此，非晶碳可以以期望的厚度形成为二次颗粒表面上的涂覆层。如果不执行压缩成形，则不能牢固地产生具有微米尺寸的球形二次颗粒到非晶碳前体的粘附，并且非晶碳前体未很好地插入到一次颗粒之间且大部分存在于二次颗粒的表面上，使得非晶碳以非常厚的厚度存在于最终负极活性物质中的二次颗粒的表面上。
可以对获得的压缩成形产物进行热处理以制备用于可再充电锂电池的负极活性物质。可以在约400℃至约1200℃或者约700℃至约1000℃下执行热处理。当在该温度范围内执行热处理时，可以使负极活性物质的形状保持为球形形状，并且可以使非晶碳碳化以改善负极活性物质的导电性和电池的初始效率。此外，可以在N2气氛下执行热处理。热处理允许非晶碳前体转化为非晶碳，从而将其作为非晶碳包括在负极活性物质中。
根据一个实施例，提供了一种包括负电极、正电极和电解质的可再充电锂电池。
负电极可以包括集流体和形成在集流体上的负极活性物质层，负极活性物质包括根据一个实施例的负极活性物质。
负极活性物质层还可以包括结晶碳负极活性物质。结晶碳负极活性物质可以是石墨，诸如无定形的、板状的、片状的、球形的或纤维状的天然石墨或人造石墨。
当负极活性物质层包括根据一个实施例的负极活性物质作为第一负极活性物质，并且包括结晶碳负极活性物质作为第二负极活性物质时，第一负极活性物质与第二负极活性物质的混合比按重量比可以是约1:99至20:80。当第一负极活性物质在该范围内时，可以更有效地改善电池容量。
在负极活性物质层中，基于负极活性物质层的总重量，可以包括95wt％至99wt％的量的负极活性物质。
负极活性物质层可以包括负极活性物质和粘结剂，并且还可以包括导电材料。在负极活性物质层中，基于负极活性物质层的总重量，粘结剂的量可以是约1wt％至约5wt％。当负极活性物质层包括导电材料时，负极活性物质层包括约90wt％至约98wt％的负极活性物质、约1wt％至约5wt％的粘结剂以及约1wt％至约5wt％的导电材料。
粘结剂将负极活性物质颗粒彼此良好地粘附，并且也将负极活性物质粘附到集流体。粘结剂可以包括非水溶性粘结剂、水溶性粘结剂或它们的组合。
非水溶性粘结剂可以是乙基丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺或它们的组合。
水溶性粘结剂可以是苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、丙烯酸橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧氯丙烷、聚磷腈、乙烯丙烯共聚物、聚乙烯吡啶、氯磺化聚乙烯、胶乳、聚酯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇或它们的组合。
当水性粘结剂用作负电极粘结剂时，还可以使用纤维素类化合物作为增粘剂以提供粘性。纤维素类化合物包括羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素或它们的碱金属盐中的一种或更多种。碱金属可以是Na、K或Li。基于100重量份的负极活性物质，可以包括0.1重量份至3重量份的量的增粘剂。
导电材料被包括以提供电极导电性，并且任何电学导电材料可以用作导电材料，除非其引起化学变化。导电材料的示例包括：诸如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、超导电乙炔黑(denka black)、碳纤维等的碳基材料；包括铜、镍、铝、银等的金属粉末或金属纤维的金属基材料；诸如聚亚苯基衍生物的导电聚合物；或者它们的混合物。
集流体可以包括选自于铜箔、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和它们的组合中的一种，但不限于此。
通过将负极活性物质、粘结剂和任选的导电材料混合在溶剂中来制备活性物质组成物，并且将该组成物涂覆在集流体上，可以制备负电极。溶剂可以是水。
这样的负极制备在现有技术中是公知的，因此在说明书中将不示出详细的描述。
正电极可以包括正极集流体和形成在正极集流体上的正极活性物质层。
正极活性物质可以包括可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物(锂化嵌入化合物)。具体地，正极活性物质可以包括选自于钴、锰、镍和它们的组合的金属与锂的一种或更多种复合氧化物。更具体的示例可以是由以下化学式中的一个表示的化合物：LiaA1-bXbD2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5)；LiaA1-bXbO2-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaE1-bXbO2-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaE2-bXbO4-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobXcDα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0≤α≤2)；LiaNi1-b- cCobXcO2-αTα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0≤α<2)；LiaNi1-b-cCobXcO2-αT2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0≤α<2)；LiaNi1-b-cMnbXcDα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0≤α≤2)；LiaNi1-b-cMnbXcO2-αTα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0≤α≤2)；LiaNi1-b-cMnbXcO2-αT2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0≤α≤2)；LiaNibEcGdO2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn1-bGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn1-gGgPO4(0.90≤a≤1.8，0≤g≤0.5)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiZO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2PO43(0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2PO43(0≤f≤2)和LiaFePO4(0.90≤a≤1.8)。
在化学式中，A选自于Ni、Co、Mn和它们的组合；X选自于Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素和它们的组合；D选自于O、F、S、P和它们的组合；E选自于Co、Mn和它们的组合；T选自于F、S、P和它们的组合；G选自于Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V和它们的组合；Q选自于Ti、Mo、Mn和它们的组合；Z选自于Cr、V、Fe、Sc、Y和它们的组合；并且J选自于V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu和它们的组合。
化合物可以具有位于表面上的涂覆层，或者可以与具有涂覆层的另一化合物混合。涂覆层可以包括选自于涂覆元素的氧化物、涂覆元素的氢氧化物、涂覆元素的羟基氧化物、涂覆元素的碳酸氧盐和涂覆元素的羟基碳酸盐的至少一种涂覆元素化合物。用于涂覆层的化合物可以是非晶的或结晶的。包括在涂覆层中的涂覆元素可以包括Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As、Zr或它们的混合物。可以通过在化合物中使用这些元素在对正极活性物质的性质没有不利影响的方法中来设置涂覆层。例如，该方法可以包括任何涂覆方法(诸如，喷涂、浸渍等)，但是由于其在相关领域中是公知的，因此没有更详细地说明。
在正电极中，基于正极活性物质层的总重量，正极活性物质的量可以是90wt％至98wt％。
在一个实施例中，正极活性物质层还可以包括粘结剂和导电材料。在此，基于正极活性物质层的总量，粘结剂和导电材料的每种量可以分别是约1wt％至约5wt％。
粘结剂改善正极活性物质颗粒彼此之间的粘结性质以及正极活性物质颗粒与集流体的粘结性质。粘结剂的示例可以是聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含氧化乙烯的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶、环氧树脂、尼龙等，但不限于此。
导电材料被包括以提供电极导电性。任何电学导电材料可以用作导电材料，除非其引起电池中的化学变化。导电材料的示例包括：诸如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等的碳基材料；包括铜、镍、铝、银等的金属粉末或金属纤维的金属基材料；诸如聚亚苯基衍生物的导电聚合物；或者它们的混合物。
集流体可以是铝箔、镍箔或它们的组合，但不限于此。
通过将正极活性物质、粘结剂和任选的导电材料混合在溶剂中以制备活性物质组成物，并且将该活性物质组成物涂覆在集流体上，可以制备正电极。这样的正电极制备在现有技术中是公知的，并且在说明书中未示出详细的描述。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮，但不限于此。
电解质可以包括非水性有机溶剂和锂盐。
非水性有机溶剂用作用于传输参与电池的电化学反应的离子的介质。
非水性有机溶剂可以包括碳酸酯类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂或非质子溶剂。
碳酸酯类溶剂可以包括碳酸二甲酯(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)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)等。酯类溶剂可以包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲羟戊酸内酯、己内酯等。醚类溶剂可以包括二丁醚、四乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃等。酮类溶剂可以包括环己酮等。醇类溶剂可以包括乙醇、异丙醇等，非质子溶剂可以包括诸如R-CN(其中，R是具有C2至C20直链、支链或环状结构的烃基，并且可以包括双键、芳环或醚键)等的腈、诸如1,3-二氧戊环等的二氧戊环以及环丁砜等。
可以单独使用非水性有机溶剂或以混合物使用非水性有机溶剂。当以混合物使用有机溶剂时，可以根据期望的电池性能来控制混合物比例。
碳酸酯类溶剂可以理想地是环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。在这种情况下，可以以1:1至1:9的体积比混合和使用环状碳酸酯和链状碳酸酯，使得可以改善电解质的性能。
当以混合物使用非水性有机溶剂时，可以使用环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合溶剂；环状碳酸酯和丙酸酯类溶剂的混合溶剂；或者环状碳酸酯、链状碳酸酯和丙酸酯类溶剂的混合溶剂。丙酸酯类溶剂可以是丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯或它们的组合。
在此，当环状碳酸酯和链状碳酸酯或者环状碳酸酯和丙酸酯类溶剂混合时，它们可以以约1:1至约1:9的体积比混合，因此可以改善电解质溶液的性能。另外，当混合环状碳酸酯、链状碳酸酯和丙酸酯类溶剂时，它们可以以约1:1:1至约3:3:4的体积比混合。可以根据期望的性质适当地调整溶剂的混合比。
除了碳酸酯类溶剂之外，非水性有机溶剂还可以包括芳香烃类有机溶剂。在此，可以以约1:1至约30:1的体积比混合碳酸酯类溶剂和芳香烃类有机溶剂。
芳香烃类有机溶剂可以是化学式1的芳香烃类化合物。
[化学式1]
在化学式1中，R1至R6相同或不同，并且选自于氢、卤素、C1至C10烷基、卤代烷基和它们的组合。
芳香烃类有机溶剂的具体示例可以选自于苯、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、氟甲苯、2,3-二氟甲苯、2,4-二氟甲苯、2,5-二氟甲苯、2,3,4-三氟甲苯、2,3,5-三氟甲苯、氯甲苯、2,3-二氯甲苯、2,4-二氯甲苯、2,5-二氯甲苯、2,3,4-三氯甲苯、2,3,5-三氯甲苯、碘甲苯、2,3-二碘甲苯、2,4-二碘甲苯、2,5-二碘甲苯、2,3,4-三碘甲苯、2,3,5-三碘甲苯、二甲苯和它们的组合。
电解质还可以包括碳酸亚乙烯酯或由化学式2表示的碳酸亚乙酯类化合物作为用于改善电池的循环寿命的添加剂。
[化学式2]
在化学式2中，R7和R8相同或不同，并且选自于氢、卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)和C1至C5氟化烷基，如果R7和R8中的至少一个是卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)或C1至C5氟化烷基，则R7和R8不都是氢。
碳酸亚乙酯类化合物的示例可以是碳酸二氟亚乙酯、碳酸氯代亚乙酯、碳酸二氯亚乙酯、碳酸溴代亚乙酯、碳酸二溴亚乙酯、碳酸硝基亚乙酯、碳酸氰基亚乙酯或碳酸氟代亚乙酯。可以在合适的范围内使用用于改善循环寿命的添加剂的量。
电解质还可以包括碳酸乙烯基亚乙酯、丙烷磺内酯、丁二腈或它们的组合，并且可以适当地控制其量。
溶解在有机溶剂中的锂盐在电池中供应锂离子，使可再充电锂电池能够进行基本运行，并改善锂离子在正电极与负电极之间的传输。锂盐的示例包括选自于LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2C2F5)2、Li(CF3SO2)2N、LiN(SO3C2F5)2、Li(FSO2)2N(双(氟磺酰基)酰亚胺锂，LiFSI)、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiPO2F2、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中，x和y是自然数，例如，0至20的整数)、二氟(双氧杂环戊酸)磷酸锂、LiCl、LiI、LiB(C2O4)2(双(草酸)硼酸锂：LiBOB)和二氟(草酸)硼酸锂(LiDFOB)的至少一种支持盐。可以以0.1M至2.0M范围内的浓度使用锂盐。当以以上述浓度范围包括锂盐时，由于最佳的电解质导电性和粘性，因此电解质可以具有优异的性能和锂离子迁移率。
根据锂二次电池的类型，可以在正电极与负电极之间设置隔膜。这样的隔膜可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯和它们的多层(诸如聚乙烯/聚丙烯双层隔膜、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三层隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层隔膜等)。
图2是根据实施例的锂二次电池的分解透视图。根据实施例的锂二次电池被示出为棱柱形电池，但不限于此，并且可以包括诸如圆柱形电池或袋型电池的各种形状的电池。
参照图2，根据实施例的锂二次电池100包括通过卷绕置于正电极10与负电极20之间的隔膜30来制造的电极组件40以及容纳电极组件40的壳体50。正电极10、负电极20和隔膜30可以浸渍有电解质溶液(未示出)。
在下文中，描述了本发明的示例和对比示例。然而，这些示例在任何意义上都不被解释为限制发明的范围。
(示例1)
将Si颗粒粉碎以制备具有100nm的平均粒径D50的Si纳米颗粒。Si纳米颗粒是片型的且具有20的长径比(宽度/厚度)。此外，通过使用CuKα射线的X射线衍射测量Si纳米颗粒的衍射峰的半峰全宽FWHM(111)，结果是1.11度(°)。
将制备的Si纳米颗粒加入到异丙醇溶剂中以制备具有15wt％的浓度的Si颗粒的液体。
使用双流体喷嘴在吹入50L/min的流量的N2的同时在120℃下喷雾干燥包括Si颗粒的液体，以制备6μm的平均粒径D50的二次颗粒，二次颗粒中团聚有具有100nm的平均粒径D50的Si纳米尺寸的一次颗粒。
将制备的40wt％的二次颗粒和60wt％的石油沥青混合，然后将混合物在20MPa压力下压缩成形3分钟。
将获得的压缩成形产物在N2气氛下在1000℃下进行热处理以制备第一负极活性物质。
制备的第一负极活性物质包括具有6μm的平均粒径D50的二次颗粒和软碳非晶碳涂覆层，二次颗粒中团聚有具有100nm的平均粒径D50的Si纳米尺寸的一次颗粒，通过将软碳非晶碳涂覆层涂覆在二次电池的表面上来在二次颗粒的外部上形成软碳非晶碳涂覆层。此外，第一负极活性物质包括填充在一次颗粒之间的作为非晶碳的软碳。基于总的100wt％的第一负极活性物质，Si纳米颗粒(即，二次颗粒)的量是60wt％，基于总的100wt％的第一负极活性物质，非晶碳的量是40wt％。此外，涂覆在二次颗粒的表面上的非晶碳涂覆层具有30nm的厚度。制得的第一负极活性物质具有3.2m2/g的BET比表面积。
将98wt％的第一负极活性物质和天然石墨第二负极活性物质(15:83重量比)的混合活性物质、1wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶粘结剂和1wt％的作为用于增加粘性的试剂的羧甲基纤维素混合在水溶剂中以制备负极活性物质浆料。将制得的负极活性物质浆料涂覆在Cu集流体上，干燥，并且压缩以制备包括形成在集流体上的负极活性物质层的负电极。
使用负电极、锂金属对电极和电解质，制造具有500mAh/g的容量的半电池。作为电解质，使用溶解在碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯(20:40:40体积比)的混合溶剂中的1.5M LiPF6。
(示例2)
除了通过使N2以45L/min的吹入量流动执行喷雾干燥之外，通过与示例1中相同的步骤制备第一活性物质。
制备的第一负极活性物质包括具有5.5μm的平均粒径D50的二次颗粒和软碳非晶碳涂覆层，二次颗粒中团聚有具有100nm的平均粒径D50的Si纳米尺寸的一次颗粒，通过将软碳非晶碳涂覆层涂覆在二次电池的表面上来在二次颗粒的外部上形成软碳非晶碳涂覆层。此外，第一负极活性物质包括填充在一次颗粒之间的作为非晶碳的软碳。基于总的100wt％的第一负极活性物质，Si纳米颗粒(即，二次颗粒)的量是60wt％，基于总的100wt％的第一负极活性物质，非晶碳的量是40wt％。此外，涂覆在二次颗粒的表面上的非晶碳涂覆层具有30nm的厚度。制备的第一负极活性物质具有2.7m2/g的BET比表面积。
将98wt％的第一负极活性物质和天然石墨第二负极活性物质(15:83重量比)的混合活性物质、1wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶粘结剂和1wt％的作为用于增加粘性的试剂的羧甲基纤维素混合在在水溶剂中以制备负极活性物质浆料。将制得的负极活性物质浆料涂覆在Cu集流体上，干燥，并且压缩以制备包括形成在集流体上的负极活性物质层的负电极。
使用负电极、锂金属对电极和电解质，制造半电池。作为电解质，使用溶解在碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯(20:40:40体积比)的混合溶剂中的1.5M LiPF6。
(示例3)
除了通过使N2以40L/min的吹入量流动执行喷雾干燥之外，通过与示例1中相同的程序制备第一活性物质。
制备的第一负极活性物质包括具有5μm的平均粒径D50的二次颗粒和作为非晶碳涂覆层的软碳，二次颗粒中团聚有具有100nm的平均粒径D50的Si纳米尺寸的一次颗粒，通过将作为非晶碳涂覆层的软碳涂覆在二次电池的表面上来在二次颗粒的外部上形成作为非晶碳涂覆层的软碳。此外，第一负极活性物质包括填充在一次颗粒之间的作为非晶碳的软碳。基于总的100wt％的第一负极活性物质，Si纳米颗粒(即，二次颗粒)的量是60wt％，基于总的100wt％的第一负极活性物质，非晶碳的量是40wt％。此外，涂覆在二次颗粒表面上的非晶碳涂覆层具有30nm的厚度。制备的第一负极活性物质具有2.7m2/g的BET比表面积。
将98wt％的第一负极活性物质和天然石墨第二负极活性物质(15:83重量比)的混合活性物质、1wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶粘结剂和1wt％的作为用于增加粘性的试剂的羧甲基纤维素混合在水溶剂中以制备负极活性物质浆料。将制得的负极活性物质浆料涂覆在Cu集流体上，干燥，并且压缩以制备包括形成在集流体上的负极活性物质层的负电极。
使用负电极、锂金属对电极和电解质，制造半电池。作为电解质，使用溶解在碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯(20:40:40体积比)的混合溶剂中的1.5M LiPF6。
(对比示例1)
通过使用圆盘型喷嘴而不是双流体喷嘴使N2以45L/min的吹入量流动来执行喷雾干燥。获得的喷雾产物是具有30μm的平均粒径D50的二次颗粒，二次颗粒中团聚有100nm的平均粒径D50的一次颗粒。除了用粉碎机粉碎获得的喷雾产物并将粉碎的产物与石油沥青混合之外，通过与示例1中相同的步骤制备第一负极活性物质。
制备的第一负极活性物质包括具有5.5μm的平均粒径D50的二次颗粒和软碳非晶碳涂覆层，二次颗粒中团聚有具有100nm的平均粒径D50的Si纳米尺寸的一次颗粒，通过将软碳非晶碳涂覆层涂覆在二次电池的表面上来在二次颗粒的外部上形成软碳非晶碳涂覆层。此外，第一负极活性物质包括填充在一次颗粒之间的软碳非晶碳。基于总的100wt％的第一负极活性物质，Si纳米颗粒(即，二次颗粒)的量是60wt％，基于总的100wt％的第一负极活性物质，非晶碳的量是40wt％。
制备的第一负极活性物质具有11.5m2/g的BET比表面积。
(对比示例2)
按照与示例1中相同的步骤制备具有6μm的平均粒径D50的二次颗粒，二次颗粒中团聚有具有100nm的平均粒径D50的Si纳米尺寸的一次颗粒。
关于二次颗粒，使用甲烷气体在1000℃下执行化学气相沉积(CVD)以制备第一负极活性物质。
制备的第一负极活性物质包括具有6μm的平均粒径D50的二次颗粒和作为非晶碳涂覆层的软碳，二次颗粒中团聚有具有100nm的平均粒径D50的Si纳米尺寸的一次颗粒，通过将作为非晶碳涂覆层的软碳涂覆在二次电池的表面上来在二次颗粒的外部上形成作为非晶碳涂覆层的软碳。此外，第一负极活性物质包括填充在一次颗粒之间的作为非晶碳的软碳。基于总的100wt％的第一负极活性物质，Si纳米颗粒(即，二次颗粒)的量是60wt％，基于总的100wt％的第一负极活性物质，非晶碳的量是40wt％。此外，涂覆在二次颗粒的表面上的非晶碳涂覆层具有30nm的厚度。制备的第一负极活性物质具有18.2m2/g的BET比表面积。
*SEM测量
关于示例1的第一负极活性物质的形状和表面，测量了5000倍SEM照片、15,000倍SEM照片和50,000倍SEM照片。结果示出在图3A、图3B和图3C中。如图3A和图3B中所示，根据示例1的第一负极活性物质是球形负极活性物质，并且具有其中团聚有具有纳米尺寸的Si纳米颗粒的二次颗粒。
如图3C中所示，根据示例1的负极活性物质具有平滑的表面。
通过切割示例1的负电极用CP-SEM(受控压力扫描电子显微镜)获得剖面的SEM照片。在图4A中示出了负极活性物质层的10,000倍SEM。在图4B中示出了其中放大了在图4A中示出为明亮颜色(白色)的球形材料的100,000倍SEM照片。在图4A中示出为明亮颜色的球形材料是第一活性物质，在材料周围示出为黑色的片型材料是石墨第二活性物质。此外，如其中示出了球形材料的图4B中所示，可以清楚地示出片型Si一次颗粒团聚以制备二次颗粒，负极活性物质的形状在负电极中良好地保持为球形形状。从图4B可以看出，Si一次颗粒的平均粒径D50是100nm。
在图5中示出了对比示例1的第一负极活性物质的形状和表面的5000倍SEM照片。通过切割对比示例1的负电极，用CP-SEM(受控压力扫描电子显微镜)测得SEM照片。在图6A中示出了负极活性物质层的50000倍SEM照片，并且在图6B中示出了负极活性物质层的100,000倍SEM照片。
如图5中所示，根据对比示例1的使用圆盘型喷嘴的第一负极活性物质具有不规则形状。这被认为是因为制备具有30μm的平均粒径的大的二次颗粒，使得执行粉碎以减小颗粒尺寸。如图6A和图6B中所示，对比示例1的第一负极活性物质在负电极中具有其中团聚有一次颗粒的二次颗粒，但是保持不规则形状，而不是任何球形形状。
分别在图7A和图7B中示出了对比示例2的第一负极活性物质的形状和表面的15,000倍SEM照片和5000倍SEM照片。如图7A中所示，对比示例2的负极活性物质具有与图3A稍稍相似的SEM照片，因此认为对比示例2的负极活性物质是球形负极活性物质且具有其中团聚有具有纳米尺寸的一次颗粒的二次颗粒。然而，从示出了50,000倍SEM照片的图7B，与示例1的具有平滑的表面的第一活性物质相比，表面非常粗糙。
*球形度的测量
通过SEM鉴定根据示例1至示例3以及对比示例1和对比示例2的第一负极活性物质的球形度，并且通过将短轴的长度(Lb)与长轴的长度(La)的比(Lb/La)平均来获得根据示例1至示例3以及对比示例1和对比示例2的第一负极活性物质的球形度。结果示出在表1中。
*初始效率的测量
将根据示例1至示例3以及对比示例1和对比示例2的半电池在0.1C下充电和放电一次，测量作为放电容量与充电容量的比的初始效率。结果示出在表1中。
*电池膨胀率的测量
将根据示例1至示例3以及对比示例1和对比示例2的半电池在0.5C下充电和放电100次。分别测量充电和放电之前的电池厚度以及充电和放电之后的电池厚度，并且使用等式1确定膨胀率。结果示出在表1中。
[等式1]
膨胀率(％)＝[(充电和放电之后的电池厚度-充电和放电之前的电池厚度)/充电和放电之前的电池厚度]*100
*循环寿命的评价
将根据示例1至示例3以及对比示例1和对比示例2的半电池在0.5C下充电和放电100次，确定第100次放电容量与第1次放电容量的比。结果作为容量保持率示出在表1中。
表1
如表1中所示，使用具有0.7或更大的球形度和10m2/g或更小的BET比表面积的第一负极活性物质的根据示例1至示例3的半电池表现出优异的初始效率和容量保持率以及非常低的膨胀率。
另外，使用具有小于0.7的球形度和大于10m2/g的BET比表面积的第一负极活性物质的根据对比示例1的半电池表现出非常低的初始效率、显著劣化的容量保持率以及非常高的膨胀率。
此外，使用具有0.7或更大的球形度但18.2m2/g的非常高的BET比表面积的第一负极活性物质的根据对比示例2的半电池表现出稍稍低的初始效率、非常高的膨胀率和最低的容量保持率。
虽然已经结合目前认为是实际的示例性实施例的内容描述了本发明，但是将理解的是，发明不限于所公开的实施例。相反，发明意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
Claims (14)
1.一种用于可充电锂电池的负极活性物质，所述负极活性物质包括：
Si-碳复合物，包括Si纳米颗粒和非晶碳，
其中，负极活性物质具有0.7或更大的球形度和10m2/g或更小的BET比表面积。
2.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，球形度是0.7或更大且1或更小。
3.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，BET比表面积是0.5m2/g至10m2/g。
4.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，Si纳米颗粒具有球形形状。
5.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，Si-碳复合物包括作为团聚的Si纳米颗粒的二次颗粒。
6.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，非晶碳覆盖Si纳米颗粒的表面。
7.根据权利要求5所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，非晶碳覆盖二次颗粒的表面。
8.根据权利要求5所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，非晶碳填充在Si纳米颗粒之间。
9.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，Si纳米颗粒是片型的。
10.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，Si纳米颗粒具有10nm至200nm的粒径。
11.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，通过使用CuKα射线的Si颗粒的X射线衍射发现的在(111)平面处的衍射峰的半峰全宽FWHM(111)是0.3度至7度。
12.根据权利要求1所述的用于可充电锂电池的负极活性物质，其中，负极活性物质具有40μm或更小的粒径。
13.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性物质，其中，Si纳米颗粒和非晶碳的混合比按重量比是8:2至2:8。
14.一种可再充电锂电池，所述可再充电锂电池包括：
负电极，包括根据权利要求1至13中的任一项所述的负极活性物质；
正电极；以及
电解质。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114883521A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-08-09 | 比亚迪股份有限公司 | 一种二次电池极片及其制备方法和二次电池 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11584653B2 (en) * | 2020-11-13 | 2023-02-21 | Ionobell, Inc. | Silicon material and method of manufacture |
| US11066305B1 (en) | 2020-11-13 | 2021-07-20 | ionobell Inc | Porous silicon manufactured from fumed silica |
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| US11945726B2 (en) | 2021-12-13 | 2024-04-02 | Ionobell, Inc. | Porous silicon material and method of manufacture |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130189582A1 (en) * | 2012-01-19 | 2013-07-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Composite anode active material, method of preparing composite anode active material, and anode and lithium battery including composite anode active material |
| CN105932268A (zh) * | 2015-02-26 | 2016-09-07 | 信越化学工业株式会社 | 非水电解质二次电池、其负极、其负极活性物质、其负极材料的制造方法 |
| US20160268591A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative electrode for rechargeable lithium battery, method of manufacturing same, and rechargeable lithium battery including same |
| CN106133956A (zh) * | 2014-03-25 | 2016-11-16 | 东曹株式会社 | 锂离子二次电池用负极活性物质及其制造方法 |
| US20180097229A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Negative active material, lithium secondary battery including the material, and method of manufacturing the material |
| CN110350156A (zh) * | 2018-04-05 | 2019-10-18 | 三星Sdi株式会社 | 负极活性物质和包括其的可再充电锂电池 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101739295B1 (ko) | 2012-11-26 | 2017-05-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 복합음극활물질, 이를 채용한 음극과 리튬전지 및 그 제조방법 |
| KR101939270B1 (ko) | 2012-12-27 | 2019-01-16 | 삼성전자주식회사 | 이차전지용 음극활물질, 이차전지용 도전성 조성물, 이를 포함하는 음극재료, 이를 포함하는 음극구조체 및 이차전지, 및 이들의 제조방법 |
| WO2015146864A1 (ja) | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 東ソー株式会社 | リチウムイオン２次電池用負極活物質およびその製造方法 |
| TWI682574B (zh) * | 2018-06-21 | 2020-01-11 | 國立成功大學 | 複合電極材料及其製作方法、包含該複合電極材料之複合電極、以及包含該複合電極之鋰電池 |
-
2019
- 2019-11-07 KR KR1020190142040A patent/KR20210055505A/ko active Search and Examination
-
2020
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- 2020-11-06 EP EP20206308.7A patent/EP3819963A1/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130189582A1 (en) * | 2012-01-19 | 2013-07-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Composite anode active material, method of preparing composite anode active material, and anode and lithium battery including composite anode active material |
| CN106133956A (zh) * | 2014-03-25 | 2016-11-16 | 东曹株式会社 | 锂离子二次电池用负极活性物质及其制造方法 |
| CN105932268A (zh) * | 2015-02-26 | 2016-09-07 | 信越化学工业株式会社 | 非水电解质二次电池、其负极、其负极活性物质、其负极材料的制造方法 |
| US20160268591A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative electrode for rechargeable lithium battery, method of manufacturing same, and rechargeable lithium battery including same |
| US20180097229A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Negative active material, lithium secondary battery including the material, and method of manufacturing the material |
| CN110350156A (zh) * | 2018-04-05 | 2019-10-18 | 三星Sdi株式会社 | 负极活性物质和包括其的可再充电锂电池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114883521A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-08-09 | 比亚迪股份有限公司 | 一种二次电池极片及其制备方法和二次电池 |
| CN114883521B (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-18 | 比亚迪股份有限公司 | 一种二次电池极片及其制备方法和二次电池 |
Also Published As
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| KR20210055505A (ko) | 2021-05-17 |
| US11631861B2 (en) | 2023-04-18 |
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