本發(fā)明涉及負(fù)極活性材料，更具體而言，涉及負(fù)極活性材料、負(fù)極以及包括其的二次電池。

背景技術(shù)：

1、隨著二次電池市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，對(duì)高容量電池的需求急劇增加，因此對(duì)理論上能夠?qū)崿F(xiàn)高容量的硅基負(fù)極活性材料的需求也大幅上升。然而，由于充電/放電時(shí)體積膨脹引起的物理破裂及由此導(dǎo)致的副反應(yīng)，在實(shí)現(xiàn)理論容量的性能方面存在局限性。為了防止這種由于體積膨脹導(dǎo)致的物理破裂，必須使用尺寸約為150nm以下的硅顆粒。以往，通過(guò)合成納米級(jí)硅，制造出150nm以下的單晶硅。然而，在合成納米級(jí)硅的過(guò)程中存在大規(guī)模生產(chǎn)困難的問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，引入了將硅礦物研磨至150nm或更小的水平的技術(shù)。

2、但是，僅僅將一次顆粒粉碎至150nm以下的粒徑來(lái)使用時(shí)，比表面積變得過(guò)大，導(dǎo)致難以與電極粘附的問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，采用了使用噴霧干燥機(jī)等裝置來(lái)將粒徑為150nm以下的一次顆粒聚集形成二次顆粒的工藝。然而，在將硅粉碎成一次顆粒的過(guò)程中，硅晶體受損，晶體尺寸減小，從而導(dǎo)致容量損失。此外，當(dāng)形成二次顆粒時(shí)，當(dāng)在沒(méi)有粘合劑的情況下在一次硅顆粒之間進(jìn)行粘合時(shí)，導(dǎo)電性和物理耐久性大大降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問(wèn)題

2、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠恢復(fù)在將硅顆粒轉(zhuǎn)變成二次顆粒的過(guò)程中受損的硅晶體的負(fù)極活性材料。

3、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種具有改善的導(dǎo)電性和耐久性的負(fù)極活性材料。

4、本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種通過(guò)滿足與容量相對(duì)于電壓的變化量(dq/dv)相關(guān)的參數(shù)來(lái)提高二次電池的初始容量和容量保持率的負(fù)極活性材料。

5、本發(fā)明的另一目的在于提供一種包括上述負(fù)極活性材料的負(fù)極。

6、本發(fā)明的再一目的在于提供一種包括上述負(fù)極的二次電池。

7、本發(fā)明的目的并不限于以上言及的目的，并未言及的本發(fā)明的其它目的以及優(yōu)點(diǎn)能夠通過(guò)后述的說(shuō)明進(jìn)行理解，且通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例能夠更清楚地進(jìn)行理解。另外，可輕易理解本發(fā)明的目的以及優(yōu)點(diǎn)能夠通過(guò)權(quán)利要求書(shū)中的手段及其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

8、用于解決技術(shù)問(wèn)題的方案

9、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種負(fù)極活性材料，其包括：第二硅顆粒，通過(guò)將第一硅顆粒凝聚而成；及碳層，位于上述第二硅顆粒上，包括上述負(fù)極活性材料的半電池的微分容量曲線中滿足下述式1。

10、[式1]

11、r＝(dq2/dv2)/(dq1/dv1)≥1.2

12、在上述式1中，dq1/dv1為在0.3v至0.6v范圍內(nèi)第一次充電/放電循環(huán)的最大放電峰值，dq2/dv2為在0.3v至0.6v范圍內(nèi)第二次充電/放電循環(huán)的最大放電峰值，r為最大放電峰值的比率。

13、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在上述第一方面中，在上述式1中的r可以為3.5以下。

14、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在上述第一或第二方面中，在上述式1中的r可以為1.5至2.8。

15、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在上述第一至第三方面中的任一方面中，上述碳層可以包括選自由結(jié)晶碳、無(wú)定形碳及其組合組成的組中的一種。

16、根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在上述第一至第四方面中的任一方面中，上述碳層可以包括源自瀝青的上述結(jié)晶碳和源自碳前體的上述無(wú)定形碳。

17、根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在上述第一至第五方面中的任一方面中，基于上述負(fù)極活性材料的總重量，碳含量可以為5重量％至80重量％。

18、根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在上述第一至第六方面中的任一方面中，基于上述負(fù)極活性材料的總重量，碳含量可以為35重量％至60重量％。

19、根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在上述第一至第七方面中的任一方面中，上述第一硅顆粒的晶體尺寸(crystalline?size)可以為15nm至30nm。

20、根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在上述第一至第八方面中的任一方面中，上述第一硅顆粒的晶體尺寸可以為17nm至20nm。

21、根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在第一至第九方面中的任一方面中，上述碳層的厚度可以為20nm至80nm。

22、根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，在上述第一至第十方面中的任一方面中，上述碳層的厚度可以為40nm至80nm。

23、根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，可以提供一種包括根據(jù)上述第一至第十一方面中的任一方面的負(fù)極活性材料的負(fù)極。

24、根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，可以提供一種包括根據(jù)上述第十二方面的負(fù)極的二次電池。

25、發(fā)明的效果

26、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以提供一種在恢復(fù)在將第一硅顆粒(一次顆粒)轉(zhuǎn)變?yōu)槎晤w粒的過(guò)程中受損的硅晶體的同時(shí)具有改善的導(dǎo)電性和物理耐久性的負(fù)極活性材料。通過(guò)使用這些負(fù)極活性材料，可以通過(guò)提高二次電池的初始容量和容量保持率來(lái)顯著改善二次電池的性能。

27、除了上述效果之外，將在說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)的同時(shí)描述本發(fā)明的具體效果。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)極活性材料，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，在上述式1中，r為3.5以下。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，在上述式1中，r為1.5至2.8。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，上述碳層包括選自由結(jié)晶碳、無(wú)定形碳及其組合組成的組中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，上述碳層包括源自瀝青的上述結(jié)晶碳和源自碳前體的上述無(wú)定形碳。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，基于上述負(fù)極活性材料的總重量，碳含量為5重量％至80重量％。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，基于上述負(fù)極活性材料的總重量，碳含量為35重量％至60重量％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，上述第一硅顆粒的晶體尺寸為15nm至30nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，上述第一硅顆粒的晶體尺寸為17nm至20nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，上述碳層的厚度為20nm至80nm。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的負(fù)極活性材料，其特征在于，上述碳層的厚度為40nm至80nm。

12.一種負(fù)極，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的負(fù)極活性材料。

13.一種二次電池，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求12所述的負(fù)極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種負(fù)極活性材料，其通過(guò)恢復(fù)二次顆粒化過(guò)程中對(duì)硅晶體造成的損傷來(lái)提高導(dǎo)電性和耐久性。本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種負(fù)極活性材料，其包括：第二硅顆粒，通過(guò)將第一硅顆粒凝聚而成；及碳層，位于上述第二硅顆粒上，包括上述負(fù)極活性材料的半電池(half?cell)的微分容量曲線(differential?capacity?plot)中滿足上述式1。

技術(shù)研發(fā)人員：姜亮遠(yuǎn),南在彬,林炯雨,李周哲,梁輝燦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：株式會(huì)社東進(jìn)世美肯
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6