多孔性硅類負(fù)極活性物質(zhì)及包含它的鋰二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及多孔性娃類負(fù)極活性物質(zhì)，更為具體地，設(shè)及一同包含多孔性娃類粒 子和平均粒徑互不相同的微粒碳粒子及粗粒碳粒子的多孔性娃類負(fù)極活性物質(zhì)及包含它 的裡二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 近期，隨著信息通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電子設(shè)備逐漸變得小型化、輕量化、薄型化W及 便攜化，而電池作為該些電子設(shè)備的電源，對(duì)電池的高能量密度化的要求越來(lái)越高。裡二次 電池作為最能夠滿足該種要求的電池，目前對(duì)它的研究非?；钴S。
[0003] 作為裡二次電池的負(fù)極活性物質(zhì)，一直適用了能夠使裡嵌入/脫嵌的包括人造石 墨、天然石墨或者硬碳在內(nèi)的多種形態(tài)的碳類物質(zhì)。在上述碳類中，石墨在裡電池的能量密 度方面具有優(yōu)點(diǎn)，并且W出色的可逆性保障裡二次電池的長(zhǎng)壽命，因而使用范圍最廣。
[0004] 但是，石墨在每單位體積的電極能量密度方面具有容量小的問(wèn)題，在高放電電壓 下，容易與所使用的有機(jī)電解液產(chǎn)生副反應(yīng)，存在因電池的錯(cuò)誤工作或過(guò)充電導(dǎo)致起火或 爆炸的危險(xiǎn)。
[0005] 因此，正在研究娃（Si)等的金屬類負(fù)極活性物質(zhì)。眾所周知，Si金屬類負(fù)極活性 物質(zhì)表現(xiàn)出約4200Ah/g的高裡容量。但是，在與裡產(chǎn)生反應(yīng)的前后，即在充放電時(shí)會(huì)引起 最大300%W上的體積變化。因此，存在由于電極內(nèi)的導(dǎo)電性網(wǎng)絡(luò)受損，粒子之間的接觸電 阻增加，導(dǎo)致電池性能下降的現(xiàn)象。
[0006] 因此，曾研究由石墨類粒子包圍娃負(fù)極活性物質(zhì)的周圍，來(lái)提高娃類負(fù)極活性物 質(zhì)的傳導(dǎo)性的電極。
[0007] 但是，如上所述的負(fù)極活性物質(zhì)，具有由于充放電時(shí)娃類負(fù)極活性物質(zhì)的體積變 化最大能夠達(dá)到300%，因而石墨類粒子與娃類粒子之間的接觸性變差，導(dǎo)致電池的性能下 降的缺點(diǎn)。尤其，如多孔性娃類負(fù)極活性物質(zhì)，由于多孔性娃類負(fù)極活性物質(zhì)的表面的多孔 結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致充放電時(shí)多孔性娃類粒子與石墨粒子之間的短路更嚴(yán)重，因而可產(chǎn)生電池的性 能下降的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009] 本發(fā)明是為了解決上述的現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題而提出的。
[0010] 本發(fā)明要解決的第一技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種使用多孔性娃類粒子和碳粒子的混 合負(fù)極活性物質(zhì)，并解決W往的充放電時(shí)負(fù)極活性物質(zhì)之間的接觸性變差及短路的問(wèn)題， 從而可提高二次電池的壽命特性的負(fù)極活性物質(zhì)。
[0011] 本發(fā)明要解決的第二技術(shù)問(wèn)題在于，提供包含上述負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極及裡二次 電池。
[0012] 解決技術(shù)問(wèn)題的方法
[0013] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種負(fù)極活性物質(zhì)，其特征在于，包含多孔性娃類 粒子及碳粒子；上述碳粒子包含平均粒徑互不相同的微粒碳粒子及粗粒碳粒子。
[0014] 并且，本發(fā)明提供包含上述負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極。
[0015] 進(jìn)而，本發(fā)明提供包含上述負(fù)極的裡二次電池。
[0016] 發(fā)明的效果
[0017] 本發(fā)明的一實(shí)施例的負(fù)極活性物質(zhì)。通過(guò)一同包含多孔性娃類粒子W及平均粒徑 互不相同的微粒及粗粒的碳粒子，從而可增加多孔性娃類粒子與碳粒子之間的接觸性，由 此可進(jìn)一步提高裡二次電池的壽命特性。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 本說(shuō)明書所附的W下附圖用于例示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，與上述的
【發(fā)明內(nèi)容】
一同 起到能夠進(jìn)一步理解本發(fā)明的技術(shù)思想的作用，因而本發(fā)明不應(yīng)限定于附圖中所記載的事 項(xiàng)來(lái)解釋。
[0019] 圖la及圖化為示出W往的負(fù)極（圖la)及充放電時(shí)的W往的負(fù)極（圖lb)的簡(jiǎn) 圖。
[0020] 圖2a及圖化為示出本發(fā)明的一實(shí)施例的負(fù)極（圖2a)及充放電時(shí)的負(fù)極（圖 2b)的簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] W下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，W有助于理解本發(fā)明。
[0022] 在本說(shuō)明書及請(qǐng)求保護(hù)范圍中所使用的術(shù)語(yǔ)或單詞不應(yīng)局限于常規(guī)的意義或詞 典上的意義來(lái)解釋。為了W最優(yōu)的方法說(shuō)明自己的發(fā)明，發(fā)明人可適當(dāng)定義術(shù)語(yǔ)的概念，從 該種原則出發(fā)，在本說(shuō)明書及請(qǐng)求保護(hù)范圍中所使用的術(shù)語(yǔ)或單詞應(yīng)W符合本發(fā)明技術(shù)思 想的意義和概念來(lái)解釋。
[0023] 本發(fā)明的一實(shí)施例的負(fù)極活性物質(zhì)，其特征在于，包含多孔性娃類粒子及碳粒子； 上述碳粒子包含平均粒徑互不相同的微粒碳粒子及粗粒碳粒子。
[0024] 圖la及圖化為示出W往的負(fù)極（圖la)及充放電時(shí)的W往的負(fù)極（圖化）的形 狀的簡(jiǎn)圖。
[0025] 通常，包含多孔性娃類粒子的負(fù)極活性物質(zhì)具有傳導(dǎo)性低的缺點(diǎn)。因此，如圖la 及圖化所示，研究出了通過(guò)混合娃類粒子110和碳粒子120來(lái)提高傳導(dǎo)性的方法。但是，如 圖化所示，由于充放電時(shí)的娃類粒子的體積變化，導(dǎo)致娃類粒子與碳粒子的接觸性變差， 因此可產(chǎn)生短路更嚴(yán)重的問(wèn)題。
[0026] 因此，如圖2a及圖化所示，本發(fā)明中通過(guò)一同包含多孔性娃類粒子210W及平均 粒徑互不相同的微粒碳粒子230及粗粒碳粒子220,W此增加多孔性娃類粒子與碳粒子之 間的接觸性，來(lái)防止短路，從而可進(jìn)一步提高裡二次電池的壽命特性。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，上述微粒碳粒子的平均粒徑町。可W為1ym至10ym，優(yōu) 選為1ym至5ym。
[002引根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，若微粒碳粒子的平均粒徑具有上述范圍內(nèi)的平均粒徑， 則上述微粒碳粒子在多孔性娃類粒子及粗粒碳粒子之間均勻地形成，由此在充放電過(guò)程中 提高上述微粒碳粒子與多孔性娃類粒子及碳粒子之間的接觸性，從而可解決因充放電時(shí)的 體積膨脹所造成的短路的問(wèn)題。
[0029] 并且，上述粗粒碳粒子的平均粒徑町?？蒞為10ym至30ym，優(yōu)選為10ym至 20ym。
[0030] 若上述粗粒碳粒子的平均粒徑小于10ym，則由于與微粒碳粒子的大小的差異少， 因而基于混合兩種碳粒子的傳導(dǎo)性的提高效果有可能不明顯，若上述粗粒碳粒子的平均粒 徑大于30ym，則可存在由于粗粒碳粒子的粒徑的大小過(guò)大而導(dǎo)致的倍率特性下降的問(wèn)題， W及在最佳密度下，使電極的容量下降的問(wèn)題。
[0031] 另一方面，本發(fā)明的一實(shí)施例的上述多孔性娃類粒子的平均粒徑〇5?？蒞為lym 至20ym，優(yōu)選為3ym至12ym，更優(yōu)選為5ym至10ym。
[0032] 若上述多孔性娃類粒子的平均粒徑小于1ym，則有可能難W分散于負(fù)極活性物質(zhì) 漿料內(nèi)，若上述多孔性娃類粒子的平均粒徑大于20ym，則由于裡離子充電導(dǎo)致的粒子膨脹 加重，隨著反復(fù)充放電，粒子之間的粘結(jié)性和粒子與集電體之間的粘結(jié)性下降，從而有可能 大大減少壽命特性。
[0033] 在本發(fā)明中，可將粒子的平均粒徑定義為粒子的粒徑分布的50%基準(zhǔn)下的粒徑。 本發(fā)明的一實(shí)施例的上述粒子的平均粒徑化(I可利用如激光衍射法（laserdifTraction method)等方法測(cè)定。上述激光衍射法通?？蓽y(cè)定亞微米（submicron)范圍到數(shù)mm程度的 粒徑，并且可獲得高再現(xiàn)性及高分解性結(jié)果。
[0034] 在本發(fā)明的一實(shí)施例的負(fù)極活性物質(zhì)中，相對(duì)于碳粒子的總重量，包含1重量百 分比至30重量百分比的上述微粒碳粒子，優(yōu)選地，包含10重量百分比至20重量百分比的 上述微粒碳粒子。若上述微粒碳粒子的含量小于1重量百分比，則有可能導(dǎo)致本發(fā)明所要 達(dá)到的多孔性娃類粒子及碳粒子的防短路效果和提高二次電池的壽命特性的效果并不明 顯。另一方面，若上述微粒碳粒子的含量大于30重量百分比，則由于微粒碳粒子過(guò)多，導(dǎo)致 比表面積增加，由此可能造成副反應(yīng)增加W及二次電池的壽命特性變差等。
[0035] 在本發(fā)明的一實(shí)施例的負(fù)極活性物質(zhì)中，相對(duì)于碳粒子的總重量，包含7