(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103199222 A (43)申请公布日 2013.07.10 |
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(21)申请号 CN201210510212.5
(22)申请日 2012.12.03
(71)申请人 三星SDI株式会社
地址 韩国京畿道龙仁市
(72)发明人 金载明 金泰植 朱圭楠 金德炫
(74)专利代理机构 北京铭硕知识产权代理有限公司
代理人 刘灿强
(51)Int.CI
H01M4/38
H01M4/48
H01M4/58
(54)发明名称
(57)摘要
公开了用于可充电锂电池的负极活性材料、制备该负极活性材料的方法及包括该负极活性材料的可充电锂电池。用于可充电锂电池的负极活性材料包括SiO | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用于可充电锂电池的负极活性材料，所述负极活性材料包括：
SiO<sub>x</sub>复合物，包括结晶Si，其中，0.5≤x≤1.5；以及
SiC<sub>y</sub>复合物，包括结晶碳，其中，0.5≤y≤1.5。
2.根据权利要求1所述的用于可充电锂电池的负极活性材料，其中，所 述SiC<sub>y</sub>复合物包括结晶碳、非晶碳、结晶SiC和非晶SiC中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用于可充电锂电池的负极活性材料，其中，如 使用CuKα射线的X射线衍射分析所测量的，所述负极活性材料的Si(111) 面峰强度与SiC(111)面峰强
度之间的强度比是1.0至6.0。
4.根据权利要求1所述的用于可充电锂电池的负极活性材料，其中，基 于所述负极活性材料的总重量，所述负极活性材料包括40wt％至80wt％的量 的Si元素。
5.根据权利要求1所述的用于可充电锂电池的负极活性材料，其中，所 述负极活性材料包括重量比为1∶3至3∶1的O元素和C元素。
6.根据权利要求1所述的用于可充电锂电池的负极活性材料，所述负极 活性材料还包括碱金属、碱土金属、13至16族元素、过渡元素、稀土元素 或者它们的组合。
7.根据权利要求1所述的用于可充电锂电池的负极活性材料，其中，所 述负极活性材料具有0.1μm至10μm的平均颗粒直径。
8.根据权利要求1所述的用于可充电锂电池的负极活性材料，所述负极 活性材料还包括碳包覆层。
9.根据权利要求8所述的用于可充电锂电池的负极活性材料，其中，所 述碳包覆层具有0.01μm至1μm的厚度。
10.根据权利要求8所述的用于可充电锂电池的负极活性材料，其中， 所述碳包覆层包括从由软碳、硬碳、中间相沥青碳化产物、烧制焦炭和它们 的混合物组成的组中选择的非晶碳。
11.一种可充电锂电池，所述可充电锂电池包括：
负极，包括根据权利要求1至10中的任一项所述的负极活性材料；
正极，包括正极活性材料；以及
非水电解质。
12.一种制备用于可充电锂电池的负极活性材料的方法，所述方法包括：
准备包括Si元素的第一原料，准备包括O元素的第二原料，并准备包括 C元素的第三原料；以及
将所述第一原料、所述第二原料和所述第三原料设置在电极之间，并在 惰性气体气氛下对所述第一原料、所述第二原料和所述第三原料进行电弧放 电，从而制造出包括结晶Si的SiO<sub>x</sub>复合物和包括结晶碳的SiC<sub>y</sub>复合物，其 中，0.5≤x≤1.5，0.5≤y≤1.5。
13.根据权利要求12所述的制备用于可充电锂电池的负极活性材料的方 法，其中，所述第一原料包括Si，所述第二原料包括SiO<sub>2</sub>，所述第三原料包 括碳，使所述第一原料、所述第二原料和所述第三原料与用于电弧放电的阳 极接触。
14.根据权利要求13所述的制备用于可充电锂电池的负极活性材料的方 法，其中，以1∶1至2.5∶1的重量比混合所述第一原料和所述第二原料。
说 明 书
<p>技术领域
公开了用于可充电锂电池的负极活性材料、制备该负极活性材料的方法 及包括该负极活性材料的可充电锂电池。
背景技术
最近，可充电锂电池作为用于小型便携式电子装置的电源而受到关注。 可充电锂电池使用有机电解质溶液，因此可充电锂电池的放电电压是使用碱 水溶液的传统电池的放电电压的两倍或更高，所以可充电锂电池具有高能量 密度。
作为正极活性材料，可充电锂电池典型地使用能够嵌入锂的锂过渡元素 复合氧化物，例如LiCoO<sub>2</sub>、LiMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>、LiNi<sub>1-x</sub>Co<sub>x</sub>O<sub>2</sub>(0＜x＜1)等。
作为负极活性材料，可充电锂电池典型地使用均可以嵌入和脱嵌锂离子 的各种碳基材料，例如人造石墨、天然石墨和硬碳。然而，为了提供稳定性 和高容量，最近已经对非碳基负极活性材料(例如Si)进行了研究。
发明内容
在本发明的一个实施例中，负极活性材料能够改善可充电锂电池的高容 量和循环寿命特性。
在本发明的另一实施例中，提供了制备该负极活性材料的方法。
在本发明的又一实施例中，可充电锂电池包括该负极活性材料。
根据本发明的一个实施例，用于可充电锂电池的负极活性材料包括：SiO<sub>x</sub>(0.5≤x≤1.5)复合物，包括结晶Si；以及SiC<sub>y</sub>(0.5≤y≤1.5)复合物，可 包括结晶碳。
所述SiC<sub>y</sub>(0.5≤y≤1.5)复合物可包括结晶碳、非晶碳、结晶SiC或非 晶SiC。
如使用CuKα射线的X射线衍射(XRD)分析所测量的，所述负极活性 材料的Si(111)面峰强度与SiC(111)面峰强度的强度比可以是大约1.0至 大约6.0。
基于所述负极活性材料的总重量，可以以大约40wt％至大约80wt％的量 包括Si元素。
所述负极活性材料可包括重量比为大约1∶3至大约3∶1的氧(O)元素和 碳(C)元素。
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