[发明专利]可再充电锂电池用负极活性物质、负极和可再充电锂电池

说明书

技术领域

本公开内容涉及用于可再充电锂电池的负极活性物质、以及包括其的负极和可再充电锂电池。

背景技术

近来，可再充电锂电池作为用于小型便携式电子装置的电源已引起了注意。可再充电锂电池使用有机电解质溶液，并由此具有的放电电压为常规的使用碱性水溶液的电池的两倍或更多倍高，且可具有高的能量密度。

可再充电锂电池可包括：在电池单元中的包括能够嵌入和脱嵌锂的正极活性物质的正极和包括能够嵌入和脱嵌锂的负极活性物质的负极，以及注入其中的电解质溶液。

对于可再充电锂电池的负极活性物质，可使用各种基于碳的物质例如人造石墨、天然石墨和硬碳。

近来，已研究非基于碳的负极活性物质例如Si以在可再充电锂电池中提供稳定性和高容量。

发明内容

一些实施方式提供具有优异的循环寿命特性的用于可再充电锂电池的负极活性物质。

一些实施方式提供包括所述负极活性物质的用于可再充电锂电池的负极。

一些实施方式提供包括所述负极的可再充电锂电池。

一些实施方式提供用于可再充电锂电池的负极活性物质，其包括基于硅的活性物质，所述基于硅的活性物质包括核和围绕所述核的包覆层，其中所述核包括结晶碳和SiO_x(0.5≤x≤1.5)颗粒，其中所述SiO_x颗粒具有约0.3μm-约5μm的平均粒径，和其中所述包覆层包括无定形碳。

在一些实施方式中，所述SiO_x颗粒可具有约0.5μm-约5μm的平均粒径。在一些实施方式中，所述SiO_x颗粒可具有约1μm-约5μm的平均粒径。

在一些实施方式中，可以约1:1.5-约1:19的重量比包括所述SiO_x颗粒和所述结晶碳。在一些实施方式中，可以约1:5-约1:19的重量比包括所述SiO_x颗粒和所述结晶碳。

在一些实施方式中，所述SiO_x颗粒可为无定形的。

在一些实施方式中，基于所述负极活性物质的总量，可以约5重量%-约40重量%的量包括所述SiO_x颗粒。

在一些实施方式中，所述核可包括：结晶碳；和配置在所述结晶碳的表面上的SiO_x颗粒。在一些实施方式中，所述结晶碳可包括孔，和所述SiO_x颗粒可配置在所述结晶碳的表面上和存在于所述结晶碳的所述孔中。

在一些实施方式中，所述核可包括：所述结晶碳；和散布在整个所述结晶碳中的所述SiO_x颗粒，所述结晶碳可包括孔，和所述SiO_x颗粒可散布在整个所述结晶碳中和存在于所述结晶碳的所述孔中。

在一些实施方式中，基于所述负极活性物质的总量，可以约45重量%-约94重量%的量包括所述结晶碳。

在一些实施方式中，所述结晶碳可包括选自天然石墨和人造石墨的至少一种。

在一些实施方式中，所述核可进一步包括配置在所述SiO_x颗粒的表面上且由下列化学式1表示的金属氧化物，

化学式1

M_yO_z

在化学式1中，

M可为硼(B)、磷(P)、或选自如下的至少一种金属：铝(Al)、钛(Ti)、钴(Co)、镁(Mg)、钙(Ca)、钾(K)、钠(Na)、锶(Sr)、钡(Ba)、锰(Mn)、镍(Ni)、钒(V)、铁(Fe)、铜(Cu)、钪(Sc)、锆(Zr)、铌(Nb)、铬(Cr)、和钼(Mo)，

0<y<5和0<z<20。

在一些实施方式中，基于所述负极活性物质的总量，可以约1重量%-约20重量%的量包括所述包覆层。

在一些实施方式中，所述无定形碳可包括选自软碳、硬碳、中间相沥青碳化产物和烧结焦炭的至少一种。

在一些实施方式中，所述包覆层可具有约100nm-约2000nm的厚度。

在一些实施方式中，所述负极活性物质可进一步包括基于碳的活性物质，且所述基于硅的活性物质和基于碳的活性物质可以约2.5:97.5-约97.5:2.5的重量比混合。

根据另一实施方式，提供包括所述负极活性物质的用于可再充电锂电池的负极。

一些实施方式提供可再充电锂电池，其包括所述负极、正极和电解质溶液。