KR20220080690A - 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료 및 그 제조 방법 및 응용 - Google Patents
초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료 및 그 제조 방법 및 응용 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220080690A KR20220080690A KR1020210144304A KR20210144304A KR20220080690A KR 20220080690 A KR20220080690 A KR 20220080690A KR 1020210144304 A KR1020210144304 A KR 1020210144304A KR 20210144304 A KR20210144304 A KR 20210144304A KR 20220080690 A KR20220080690 A KR 20220080690A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silicon
- composite material
- nano
- based composite
- initial efficiency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/02—Silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
도 2는 본 발명의 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 실시예 2 재료의 전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 실시예 2 재료의 초기 충방전 곡선이다.
| 초기 충전 비용량(mAh/g) | 초기 방전 비용량(mAh/g) | 초기 쿨롱 효율 (%) |
|
| 대조예 1 | 1414.3 | 1710.2 | 82.7 |
| 실시예 1 | 1653.5 | 1851.6 | 89.3 |
| 실시예 2 | 1611.2 | 1849.7 | 87.1 |
| 실시예 3 | 1689.2 | 1850.2 | 91.3 |
| 실시예 4 | 1623.5 | 1849.1 | 87.8 |
| 실시예 5 | 1621.5 | 1853.1 | 87.5 |
| 실시예 6 | 1589.4 | 1850.3 | 85.9 |
Claims (10)
- 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료에 있어서,
상기 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료는 다수의 다원소 나노 실리콘 및 충진 개질층으로 이루어지고; 상기 다원소 나노 실리콘은 내측에서 외측으로 순차적으로 제1 나노 실리콘층, 나노 실리콘 산화물층, 제2 나노 실리콘층 및 탄소 코팅층을 포함하며; 상기 충진 개질층은 탄소 충진 개질층인 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료.
- 제1항에 있어서,
상기 다원소 나노 실리콘의 입도 D50은 30~150 nm이고, 상기 다원소 나노 실리콘의 개수는 적어도 하나이며, 상기 다원소 나노 실리콘의 산소 함량은 0~20 %인 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 나노 실리콘층의 두께는 2~30 nm인 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소 코팅층의 두께는 3~100 nm인 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소 충진 개질층은 적어도 한 층이고, 단일층 두께는 0.2~1.0 μm인 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료.
- 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 제조 방법에 있어서,
S0: 나노 실리콘, 금속 분말 및 바인더를 유기용매에서 혼합하여 균일하게 분산시키고 분무하여 전구체 A를 얻는 단계;
S1: 전구체 A에 대해 고온 처리를 진행하여 전구체 B를 얻는 단계;
S2: 전구체 B에 대해 산세척, 여과 및 건조 처리를 진행하여 전구체 C를 얻는 단계;
S3: 전구체 C에 대해 충진 탄소 코팅을 진행하여 상기 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 단계 S1에서, 상기 고온 처리의 방법은 보호 가스 하에 1~10 ℃/min의 속도로 600~1050 ℃까지 승온하고 2~10 h 동안 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 단계 S2에서, 상기 산세척에 사용된 용액은 염산, 질산, 불화수소산 및 이들의 희석액 중 하나 또는 다수이고, 상기 여과는 흡입여과, 원심분리 또는 가압여과 중 하나인 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 단계 S3에서, 상기 충진 탄소 코팅은 액상, 고상 또는 기상 중 하나 또는 다수이고; 상기 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 초기 가역 용량은 1400 mAh/g보다 작지 않으며, 효율≥85 %인 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 제조 방법.
- 리튬이온 전지 음극재에 응용되는 것을 특징으로 하는 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료의 응용.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011417888.0A CN112563502A (zh) | 2020-12-07 | 2020-12-07 | 一种高首效多元包覆硅基复合材料、其制备方法及其应用 |
| CN202011417888.0 | 2020-12-07 | ||
| CN202110641316.9 | 2021-06-09 | ||
| CN202110641316.9A CN113241442B (zh) | 2020-12-07 | 2021-06-09 | 一种高首效多元包覆硅基复合材料、其制备方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220080690A true KR20220080690A (ko) | 2022-06-14 |
Family
ID=75059306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210144304A Ceased KR20220080690A (ko) | 2020-12-07 | 2021-10-27 | 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료 및 그 제조 방법 및 응용 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220177317A1 (ko) |
| JP (1) | JP7284803B2 (ko) |
| KR (1) | KR20220080690A (ko) |
| CN (2) | CN112563502A (ko) |
| DE (1) | DE102021005822A1 (ko) |
| WO (1) | WO2022121125A1 (ko) |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2936102B1 (fr) | 2008-09-12 | 2010-10-29 | Commissariat Energie Atomique | Procede de preparation d'un materiau composite silicium/ carbone, materiau ainsi prepare et electrode notamment electrode negative, comprenant ce materiau. |
| US9972836B2 (en) * | 2013-04-27 | 2018-05-15 | Robert Bosch Gmbh | SiOx/Si/C composite material and process of producing thereof, and anode for lithium ion battery comprising said composite material |
| KR102143708B1 (ko) * | 2014-01-31 | 2020-08-11 | 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 | 비수계 이차 전지용 부극 및 비수계 이차 전지, 부극 활물질 및 그 제조 방법, 나노 실리콘과 탄소층과 카티온성 폴리머층을 구비하는 복합체, 나노 실리콘과 탄소층으로 이루어지는 복합체의 제조 방법 |
| KR101724196B1 (ko) * | 2014-05-09 | 2017-04-06 | 주식회사 엘지화학 | 그래핀 피복된 다공성 실리콘-탄소 복합체 및 이의 제조방법 |
| CN104577084A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-04-29 | 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 | 一种锂离子电池用纳米硅复合负极材料、制备方法及锂离子电池 |
| KR101826391B1 (ko) * | 2015-03-31 | 2018-02-06 | 주식회사 엘지화학 | 다공성 실리콘-실리콘옥사이드-탄소 복합체, 및 이의 제조방법 |
| CN107735888B (zh) * | 2015-09-24 | 2020-12-29 | 株式会社Lg化学 | 锂二次电池用负极活性材料及其制备方法 |
| CN106159229B (zh) * | 2016-07-28 | 2020-01-24 | 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 | 硅基复合材料、制备方法及包含该复合材料的锂离子电池 |
| CN106328909B (zh) * | 2016-11-18 | 2020-01-24 | 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 | 纳米二氧化硅-硅基复合材料、制备方法及包含该复合材料的锂离子电池 |
| CN107464926B (zh) * | 2017-09-27 | 2023-09-15 | 杨小旭 | 一种纳米硅储能材料的核壳结构及包含其的锂离子电池 |
| CN107887587A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-04-06 | 中南大学 | 锂离子电池复合负极材料及其制备方法 |
| CN109449385B (zh) * | 2018-09-26 | 2021-05-18 | 桑顿新能源科技(长沙)有限公司 | 碳包覆的无定型硅/石墨烯复合负极材料及其制备方法与锂离子电池 |
| CN111755669A (zh) * | 2019-03-27 | 2020-10-09 | 贝特瑞新材料集团股份有限公司 | 一种复合材料、其制备方法及用途 |
| CN111438364A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-24 | 广东凯金新能源科技股份有限公司 | 一种高首效硅基复合材料及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-07 CN CN202011417888.0A patent/CN112563502A/zh not_active Withdrawn
-
2021
- 2021-03-03 WO PCT/CN2021/078849 patent/WO2022121125A1/zh not_active Ceased
- 2021-06-09 CN CN202110641316.9A patent/CN113241442B/zh active Active
- 2021-09-30 US US17/489,891 patent/US20220177317A1/en not_active Abandoned
- 2021-10-27 KR KR1020210144304A patent/KR20220080690A/ko not_active Ceased
- 2021-11-24 DE DE102021005822.4A patent/DE102021005822A1/de active Pending
- 2021-12-06 JP JP2021198095A patent/JP7284803B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022121125A1 (zh) | 2022-06-16 |
| CN113241442B (zh) | 2022-10-28 |
| CN113241442A (zh) | 2021-08-10 |
| DE102021005822A1 (de) | 2022-06-09 |
| JP7284803B2 (ja) | 2023-05-31 |
| US20220177317A1 (en) | 2022-06-09 |
| CN112563502A (zh) | 2021-03-26 |
| JP2022090647A (ja) | 2022-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11851332B2 (en) | Silicon-carbon composite material and preparation method thereof | |
| CN113097487B (zh) | 一种高度致密结构硅碳复合材料、其制备方法及其应用 | |
| KR102751584B1 (ko) | 3차원 다공성 실리콘-탄소 복합 재료, 그 제조 방법 및 응용 | |
| CN114142005B (zh) | 一种长循环、低膨胀内孔结构硅碳复合材料、其制备方法及其应用 | |
| CN108232141B (zh) | 一种高压实的锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法 | |
| CN103078092B (zh) | 一种制备锂离子电池硅碳复合负极材料的方法 | |
| CN114804068B (zh) | 一种硬碳负极材料及其制备方法和包含硬碳负极材料的电池 | |
| CN105826527B (zh) | 一种多孔硅-碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN113380998A (zh) | 一种硅碳负极材料及其制备方法和应用 | |
| KR102854381B1 (ko) | 자가충진 코팅 실리콘 기반 복합 재료 및 그 제조 방법 및 응용 | |
| CN103346293A (zh) | 锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN110571425B (zh) | 一种低膨胀率硅碳复合材料及其制备方法 | |
| CN104103807A (zh) | 一种硅碳复合负极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN104868159A (zh) | 一种改性石墨负极材料的制备方法 | |
| CN119029176B (zh) | 一种木质素碳包覆Si@C-rGO复合材料的制备方法及应用 | |
| CN113471409B (zh) | 一种硅基复合材料、制备方法以及负极和锂离子电池 | |
| CN100379059C (zh) | 一种锂离子电池硅/碳/石墨复合负极材料及其制备方法 | |
| CN108598417A (zh) | 一种导电炭黑修饰二氧化硅气凝胶负载硫复合正极材料及其制备方法 | |
| KR20220083973A (ko) | 석류 유사 구조 실리콘 기반 복합 재료 및 그 제조 방법 및 응용 | |
| CN115172680A (zh) | 一种高容量大倍率锂离子电池及其制备方法 | |
| CN112397701A (zh) | 一种稻壳基硅氧化物/碳复合负极材料及其制备方法与应用 | |
| CN108878823B (zh) | 一种金属橄榄石包覆纳米硅的制备方法 | |
| KR20220080690A (ko) | 초기효율이 높은 다원소 코팅 실리콘 기반 복합 재료 및 그 제조 방법 및 응용 | |
| CN109860527B (zh) | 一种制备锂电池负极的碳基复合材料及其制备方法 | |
| CN114044518A (zh) | 一种Si-O-C材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| D13-X000 | Search requested |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| D14-X000 | Search report completed |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000 |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| R17-X000 | Change to representative recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000 |
|
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
St.27 status event code: N-2-6-B10-B15-exm-PE0601 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000 |