本申請(qǐng)要求于2022年11月11日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2022-0150557號(hào)和于2023年11月9日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2023-0154177號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中。本發(fā)明涉及負(fù)極活性材料、包含其的負(fù)極、包含所述負(fù)極的二次電池、以及制造負(fù)極活性材料的方法。

背景技術(shù)：

1、近來(lái)，伴隨著使用電池的電子裝置如移動(dòng)電話、膝上型計(jì)算機(jī)和電動(dòng)車(chē)輛的快速普及，對(duì)小型、輕量且相對(duì)高容量的二次電池的需求快速增加。特別地，鋰二次電池因重量輕和能量密度高而成為備受關(guān)注的便攜式裝置用驅(qū)動(dòng)電源。因此，正在積極地進(jìn)行改善鋰二次電池的性能的研究和開(kāi)發(fā)工作。

2、通常，鋰二次電池包含正極、負(fù)極、插置在所述正極與所述負(fù)極之間的隔膜、電解液、有機(jī)溶劑等。此外，可以在具有各自包含正極活性材料和負(fù)極活性材料的活性材料層的集電器上形成正極和負(fù)極。通常，對(duì)于正極，使用含鋰金屬氧化物如licoo2和limn2o4作為正極活性材料，對(duì)于負(fù)極，使用不含鋰的碳系活性材料或硅系活性材料作為負(fù)極活性材料。

3、在負(fù)極活性材料中，硅系活性材料因其具有比碳系活性材料更高的容量和優(yōu)異的高速充電特性而備受關(guān)注。然而，硅系活性材料的缺點(diǎn)在于，充放電期間的體積膨脹/收縮程度高，并且不可逆容量高，從而導(dǎo)致初始效率低。

4、另一方面，在硅系活性材料中，硅系氧化物、具體為由siox(0<x<2)表示的硅系氧化物的優(yōu)點(diǎn)在于，與其它硅系活性材料如硅(si)相比，充放電期間的體積膨脹/收縮程度更低。然而，所述硅系氧化物的缺點(diǎn)還在于，由于存在不可逆容量，所以初始效率降低。

5、在這方面，已經(jīng)進(jìn)行了研究，以通過(guò)將金屬如li、al和mg摻雜或插入硅系氧化物中來(lái)降低不可逆容量并改善初始效率。然而，包含金屬摻雜的硅系氧化物作為負(fù)極活性材料的負(fù)極漿料的問(wèn)題在于，通過(guò)摻雜金屬而形成的金屬氧化物與水分反應(yīng)，從而增加負(fù)極漿料的ph并改變粘度。因此，所制造的負(fù)極的狀態(tài)差，并且負(fù)極的充放電效率降低。

6、因此，存在開(kāi)發(fā)能夠改善包含硅系氧化物的負(fù)極漿料的相穩(wěn)定性并且改善由所述漿料制造的負(fù)極的充放電效率的負(fù)極活性材料的需求。

7、現(xiàn)有技術(shù)文件

8、專(zhuān)利文件

9、(專(zhuān)利文件1)?韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第10-2011-0112215號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問(wèn)題

2、本發(fā)明涉及負(fù)極活性材料、包含其的負(fù)極、包含所述負(fù)極的二次電池、以及制造負(fù)極活性材料的方法。

3、技術(shù)方案

4、本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式提供了一種負(fù)極活性材料，其包含：包含siox(0<x<2)和li化合物的硅系粒子；設(shè)置在所述硅系粒子的至少一部分上的第一涂層；以及設(shè)置在所述第一涂層的至少一部分上的第二涂層，其中所述第一涂層包含li、al、p和o，并且其中所述第二涂層包含碳。

5、本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式提供了一種負(fù)極，其包含所述負(fù)極活性材料。

6、本發(fā)明的還一個(gè)示例性實(shí)施方式提供了一種二次電池，其包含所述負(fù)極。

7、有益效果

8、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的負(fù)極活性材料包含：包含siox(0<x<2)和li化合物的硅系粒子；設(shè)置在所述硅系粒子的至少一部分上的第一涂層；以及設(shè)置在所述第一涂層的至少一部分上的第二涂層，其中所述第一涂層包含li、al、p和o，并且其中所述第二涂層包含碳。所述包含li、al、p和o的第一涂層設(shè)置在所述硅系粒子和所述包含碳的第二涂層之間，使得可以降低與堿反應(yīng)性高的硅酸鹽的反應(yīng)性，并且容易阻斷所述硅系粒子與外部之間的接觸，由此改善漿料的水系加工性。

9、另外，與其中包含li、al、p和o的涂層設(shè)置在碳層上的現(xiàn)有負(fù)極活性材料相比，疏水性的碳層存在于最外層處，由此進(jìn)一步阻斷所述負(fù)極活性材料與水之間的接觸，以改善漿料的水系加工性。另外，高導(dǎo)電性的碳存在于最外層處，這在實(shí)現(xiàn)容量/效率方面具有有利效果。

10、另外，在形成所述第一涂層的工序期間，能夠有效地除去所述硅系粒子中所包含的鋰副產(chǎn)物，所形成的第一涂層有效地包覆未反應(yīng)的鋰副產(chǎn)物。由此，可以防止鋰副產(chǎn)物或硅系粒子中的鋰硅酸鹽與所述漿料的水分反應(yīng)而劣化所述漿料的物理性質(zhì)的現(xiàn)象。另外，由于所述第一涂層包含li，因此所述負(fù)極活性材料的表面上的鋰擴(kuò)散阻力降低，這具有改善放電倍率能力的效果。

11、因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的包含所述負(fù)極活性材料的負(fù)極和包含所述負(fù)極的二次電池具有改善電池的放電容量、初始效率、電阻性能和/或壽命特性的效果。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)極活性材料，包含：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述第二涂層進(jìn)一步包含li、al、p和o。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述第一涂層包含liyalzpwov(0<y≤10、0<z≤10、0<w≤10、0<v≤10)相。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述第一涂層包含選自由鋁氧化物、磷氧化物、鋰氧化物、鋁磷酸鹽、鋰鹽、鋰磷酸鹽和鋰鋁酸鹽組成的組中的一種以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述第二涂層進(jìn)一步包含liyalzpwov(0<y≤10、0<z≤10、0<w≤10、0<v≤10)相。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中基于總計(jì)100重量份的所述第一涂層和所述第二涂層，碳的含量為45重量份以上且95重量份以下。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中基于100重量份的所述第二涂層，碳的含量超過(guò)70重量份。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述第一涂層設(shè)置為與所述硅系粒子相鄰。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述第二涂層設(shè)置在所述負(fù)極活性材料的最外層處。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述第二涂層為非晶碳層。

11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)極活性材料，其中基于總計(jì)100重量份的所述負(fù)極活性材料，所述liyalzpwov(0<y≤10、0<z≤10、0<w≤10、0<v≤10)相的含量為大于8重量份且50重量份以下。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中基于總計(jì)100重量份的所述負(fù)極活性材料，所述第二涂層的含量為0.1重量份以上且50重量份以下。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中基于總計(jì)100重量份的所述負(fù)極活性材料，li的含量為0.1重量份以上且40重量份以下。

14.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的負(fù)極活性材料的方法，所述方法包括：

15.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的負(fù)極活性材料的方法，所述方法包括：

16.一種負(fù)極，包含根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的負(fù)極活性材料。

17.一種二次電池，包含根據(jù)權(quán)利要求16所述的負(fù)極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及負(fù)極活性材料、包含其的負(fù)極、包含其的二次電池和制造負(fù)極活性材料的方法，其中所述負(fù)極活性材料包含：包含SiOx(0<x<2)和Li化合物的硅系粒子；設(shè)置在所述硅系粒子的至少一部分上的第一涂層；和設(shè)置在所述第一涂層的至少一部分上的第二涂層，其中所述第一涂層包含Li、Al、P和O，并且其中所述第二涂層包含碳。

技術(shù)研發(fā)人員：崔靜賢,申善英,樸熙娟,李龍珠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：株式會(huì)社LG新能源
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10