本發(fā)明涉及一種負(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備負(fù)極活性材料的方法。本申請要求2022年12月12日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2022-0172768號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該韓國專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著使用電池的電子裝置諸如手機(jī)、筆記本電腦和電動車輛的迅速普及，對小型、輕量且相對高容量的二次電池的需求正在迅速增加。特別是鋰二次電池，由于其重量輕且能量密度高，作為便攜式裝置的驅(qū)動電源備受關(guān)注。因此，正在積極開展提高鋰二次電池性能的研究和開發(fā)工作。

2、通常，鋰二次電池包含正極、負(fù)極、插置于所述正極和所述負(fù)極之間的隔膜、電解質(zhì)、有機(jī)溶劑等。此外，對于所述正極和所述負(fù)極，可以在集電器上形成分別包含正極活性材料和負(fù)極活性材料的活性材料層。通常，對于正極，含鋰金屬氧化物諸如licoo2和limn2o4被用作正極活性材料，對于負(fù)極，不含鋰的碳系活性材料或硅系活性材料被用作負(fù)極活性材料。

3、在所述負(fù)極活性材料之中，硅系活性材料受到關(guān)注，因?yàn)榕c碳系活性材料相比，所述硅系活性材料具有更高的容量和優(yōu)異的高速充電特性。然而，所述硅系活性材料的缺點(diǎn)在于，充放電期間的體積膨脹/收縮程度大，并且不可逆容量大，所以初始效率低。

4、另一方面，在所述硅系活性材料之中，硅系氧化物、具體地由siox(0<x<2)表示的硅系氧化物的優(yōu)點(diǎn)在于，與諸如硅(si)的其它硅系活性材料相比，充放電期間的體積膨脹/收縮程度更低。然而，所述硅系氧化物仍然具有如下的缺點(diǎn)：由于不可逆容量的存在而致初始效率降低。

5、在這方面，已經(jīng)進(jìn)行了研究，以通過將諸如li、al、mg的金屬摻雜或嵌入硅系氧化物中來降低不可逆容量并提高初始效率。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)極漿料存在如下問題：通過摻雜金屬而形成的金屬氧化物與水分反應(yīng)從而增大負(fù)極漿料的ph值并改變粘度，負(fù)極活性材料在漿料中團(tuán)聚，分散性降低。因此，所制備的負(fù)極狀態(tài)不良，負(fù)極的充放電效率降低。

6、因此，需要開發(fā)能夠改善包含硅系氧化物的負(fù)極漿料的相穩(wěn)定性并改善由所述漿料制備的負(fù)極的充放電效率的負(fù)極活性材料。

7、引文列表

8、專利文獻(xiàn)

9、專利文獻(xiàn)1：韓國專利第10-0794192號

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本發(fā)明涉及一種負(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備負(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，所述負(fù)極活性材料包含：硅系粒子，所述硅系粒子包含siox(0<x<2)和li化合物、且在表面的至少一部分上設(shè)置有碳層；以及設(shè)置在所述硅系粒子上的至少一部分上的含兩親性聚合物的涂層。

5、本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式提供了一種包含所述負(fù)極活性材料的負(fù)極。

6、本發(fā)明的又一示例性實(shí)施方式提供了一種包含所述負(fù)極的二次電池。

7、本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式提供了一種制造負(fù)極活性材料的方法，該方法包括：形成硅系粒子，所述硅系粒子包含siox(0<x<2)和li化合物、且在表面的至少一部分上設(shè)置有碳層；以及使硅系粒子與兩親性聚合物前體反應(yīng)。

8、有益效果

9、根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的負(fù)極活性材料包含設(shè)置在包含li化合物的硅系粒子的最外表面上的含兩親性聚合物的涂層，因此具有改善漿料的水性加工性的效果。具體而言，由于兩親性聚合物包含親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)，兩親性聚合物由于疏水性基團(tuán)而降低了活性材料與水之間的反應(yīng)性，防止了水分從水性漿料滲透到負(fù)極活性材料中，從而有效地鈍化硅系粒子。此外，由于防止了硅系粒子或鋰副產(chǎn)物與水之間的副反應(yīng)以抑制氣體產(chǎn)生，因此具有改善漿料的水性加工性的效果。

10、同時(shí)，由于兩親性聚合物中所含的親水性基團(tuán)，具有提高水性漿料中負(fù)極活性材料的分散性的效果。

11、因此，包含根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的負(fù)極活性材料的負(fù)極以及包含該負(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，其中所述兩親性聚合物包含含親水性基團(tuán)的單元和含疏水性基團(tuán)的單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極活性材料，其中所述含親水性基團(tuán)的單元是源自選自由聚乙二醇、聚賴氨酸和聚[低聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯]組成的組中的一種以上的單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極活性材料，其中所述含疏水性基團(tuán)的單元是源自選自由聚苯乙烯和聚環(huán)氧丙烷組成的組中的一種以上的單元。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極活性材料，其中所述含親水性基團(tuán)的單元與所述含疏水性基團(tuán)的單元的重量比為3:7至7:3。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中基于總共100重量份的所述負(fù)極活性材料，所述含兩親性聚合物的涂層的含量為0.005重量份至20重量份。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中所述兩親性聚合物包含選自由peg-ppo、peg-ps、ps-pba、聚賴氨酸-ppo、聚賴氨酸-ps組成的組中的一種以上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中對20g所述負(fù)極活性材料和80g蒸餾水的混合物進(jìn)行超聲波處理、然后使所述混合物通過直徑尺寸與所述負(fù)極活性材料的dmax對應(yīng)的篩網(wǎng)時(shí)，所述負(fù)極活性材料具有70%以上的根據(jù)下式1的分散性，

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，進(jìn)一步包含在所述硅系粒子上的至少一部分上設(shè)置的鋰副產(chǎn)物。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)極活性材料，其中基于總共100重量份的所述負(fù)極活性材料，所述鋰副產(chǎn)物的含量為5重量份以下。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中基于總共100重量份的所述負(fù)極活性材料，li的含量為0.1重量份至40重量份。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極活性材料，其中基于總共100重量份的所述負(fù)極活性材料，所述碳層的含量為0.1重量份至50重量份。

13.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的負(fù)極活性材料的方法，所述方法包括：

14.一種負(fù)極，包含根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的負(fù)極活性材料。

15.一種二次電池，包含根據(jù)權(quán)利要求14所述的負(fù)極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種負(fù)極活性材料，包含硅系粒子和涂層，所述涂層形成在所述硅系粒子上的至少一部分上，其中所述硅系粒子包含SiOx(0<x<2)和Li化合物，并且在其表面的至少一部分上形成有碳層，所述涂層包含兩親性聚合物。

技術(shù)研發(fā)人員：樸熙娟,崔靜賢,申善英,李龍珠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：株式會社LG新能源
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19