负极活性物质、包括其的负极和可再充电锂电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 实施方式涉及用于可再充电锂电池的负极活性物质和包括其的可再充电锂电池。
【背景技术】
[0002] 最近，可再充电锂电池已经被广泛用作用于电动车辆的电源、电力存储装置等，以 及用于小型便携式电子设备。对于各种用途而言，定制的电极活性物质是期望的。
【发明内容】
[0003] 实施方式涉及用于可再充电锂电池的负极活性物质，其包括包含如下的复合碳颗 粒：包括基于结晶的碳（基于晶体的碳，crystalline-basedcarbon)的芯颗粒；和位于所 述芯颗粒的表面上并且包括无定形碳的包覆层，其中在所述复合碳颗粒的拉曼光谱中，在 1620cm1处的峰强度（I162。）范围为约0. 01-约0. 1，在1360cm1处的峰强度（I136。）范围为 约0. 05-约0. 5,和在1580cm1处的峰强度（I158。）范围为约0. 1-约0.8。
[0004] 在所述复合碳颗粒的拉曼光谱中，在1360cm1处的峰强度（I136。）对在1620cm1处 的峰强度（1162。）的比率（1136。/%62。）可范围为约2-约20。
[0005] 在所述复合碳颗粒的拉曼光谱中，在1360cm1处的峰强度（I136。）对在1620cm1处 的峰强度（1162。）的比率（1136。/1162。）可范围为约3-约13。
[0006] 在所述复合碳颗粒的拉曼光谱中，在1360cm1处的峰强度（I136。）对在1620cm1处 的峰强度（1162。）的比率（1136。/1162。）可范围为约3-约6。
[0007] 在所述复合碳颗粒的拉曼光谱中，在1620cm1处的峰强度（I162。）对在1580cm1处 的峰强度（1158。）的比率（1162。/1158。）可范围为约〇· 01-约〇· 5〇
[0008] 在所述复合碳颗粒的拉曼光谱中，在1620cm1处的峰强度（I162。）对在1580cm1处 的峰强度（I15J的比率（I16a]/I15J可具有基本上恒定的值，不管所述无定形碳的含量如 何。
[0009] 基于所述复合碳颗粒的总重量，可以约0. 1重量％ -约50重量％的量包括所述无 定开多碳。
[0010] 基于所述复合碳颗粒的总重量，可以约5重量％ -约30重量％的量包括所述无定 形碳。
[0011] 所述芯颗粒的平均粒径（D50)可为约3μm-约50μm。
[0012] 所述包覆层的厚度可为约0.001μm-约30μm。
[0013] 所述基于结晶的碳可包括天然石墨、人造石墨、或其组合。
[0014] 所述无定形碳可包括软碳、硬碳、或其组合。
[0015] 所述软碳可由如下获得：煤沥青、石油沥青、聚氯乙烯、中间相沥青、焦油、低分子 量重油、或其组合，和所述硬碳可由如下获得：聚乙烯醇树脂、糠醇树脂、三硝基甲苯、柠檬 酸、硬脂酸、蔗糖、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯基吡咯烷 酮、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶（EPDM)、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯腈、葡萄糖、明胶、 糖类、酚醛树脂、萘醛树脂、聚酰胺树脂、呋喃树脂、聚酰亚胺树脂、纤维素树脂、苯乙烯树 月旨、环氧树脂、氯乙烯树脂、或其组合。
[0016] 实施方式还涉及包括所述用于可再充电锂电池的负极活性物质的负极。
[0017] 实施方式还涉及包括所述负极、正极和电解质的可再充电锂电池。
【附图说明】
[0018] 通过参照附图详细地描述示例性实施方式，特征对于本领域技术人员来说将变得 明晰，其中：
[0019] 图1为对在基于结晶的碳和无定形碳之间的界面上形成的边界状 (boundary-shaped)缺陷的概念进行说明的图，
[0020] 图2和3为对在基于结晶的碳和无定形碳之间的界面上的空位状缺陷的概念进行 说明的图，
[0021] 图4说明显示根据一种实施方式的可再充电锂电池的示意图，
[0022] 图5和6说明分别显示实施例1的复合碳颗粒的2, 000倍和5, 000倍SEM图像的 图，
[0023] 图7说明显示根据实施例1-3的复合碳颗粒和根据对比例1的石墨颗粒的XRD分 析结果的图。
【具体实施方式】
[0024] 现在将参照附图更充分地描述实例实施方式；然而，它们可以不同的形式体现并 且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式，使得本公开内容将 是彻底和完整的，并且将示例性实施充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了说明的 清楚起见，可放大层和区域的尺寸。
[0025] 根据一种实施方式的用于可再充电锂电池的负极活性物质包括包含如下的复合 碳颗粒：包括基于结晶的碳的芯颗粒，和位于所述芯颗粒的表面上并且包括无定形碳的包 覆层。
[0026] 当测量所述复合碳颗粒的拉曼光谱时，在1620cm1处的峰强度（I162。）在 0.010-0. 1的范围中，在1360cm1处的峰强度（I136。）在0.05-0. 5的范围中，和在1580cm1 处的峰强度（I158D)在〇· 1-0. 8的范围中。在1360cm1处的峰强度（I136。）、在1580cm1处的 峰强度（1158。）和在1620cm1处的峰强度（I162。）可分别表不为ID、1(；和ID'。所述拉曼光谱 可通过使用Ar激光作为靶源来测量。Ar激光可具有与约514nm的波长。而且，所述拉曼光 谱可通过使用可得自JascoInc.的NRSlOOORamanSpectrometer测量。
[0027] 具有在所述范围内的ID、1<；和ID'值的复合碳颗粒可具有相对小的界面电阻（面 间电阻）。该结果可表示由基于结晶的碳形成的芯颗粒和由无定形碳形成的包覆层之间令 人满意的融合（合并，amalgamation)状态。此处，ID、IjPID'值可正好满足所述范围，但 是其组合没有特别限制。
[0028] 在所述复合碳颗粒的拉曼光谱中在1360cm1处的峰强度（I136。）对在1620cm1处 的峰强度（1162。）的比率（1136。/1162。，即ID/ID'）可为例如 2-20、3-13、3-6、或者3-5。
[0029] 当ID/ID'在所述范围内时，在基于结晶的碳芯和无定形碳包覆层之间的界面上，边 界状缺陷可比空位状缺陷更普遍（占优）。
[0030] 通常，在复合颗粒的界面上的缺陷可分为边界状缺陷和空位状缺陷，其中边界状 缺陷表示线型位错的缺陷，而空位状缺陷表示像点一样安置的缺陷。图1为对边界状缺陷 进行说明的图，且图2和3为对空位状缺陷进行说明的图。参照图1-3,与边界状缺陷不同， 空位状缺陷可通过缺失原子而产生。
[0031] 此外，边界状缺陷与空位状缺陷相比可具有相对更多的缺陷位点并且因此，可保 证更多的用于锂嵌入的通道。
[0032] 根据一种实施方式，所述复合碳颗粒可具有包括作为芯颗粒的基于结晶的碳和在 所述芯颗粒的表面上的无定形碳的二元结构。可实现在基于结晶的碳和无定形碳之间优异 的融合，并且锂离子可实质上好像在所述芯和所述包覆层之间没有界面一样地传输。所述 复合碳颗粒可呈现出与所谓的假结晶化碳的特性类似的特性。
[0033] 基于所述复合碳颗粒的总重量或量，可以约0. 1重量％ -约50重量％的量包括所 述无定形碳。在所述范围内，可例如以约1重量％ -30重量％、5重量％ -30重量％、或者5 重量％ -25重量％的量包括所述无定形碳。当在所述范围内包括所述无定形碳时，可保证 可再充电锂电池的高功率特性。
[0034] 再次对根据一种实施方式的复合碳颗粒的拉曼峰进行说明。
[0035] 在所述复合碳颗粒的拉曼光谱中，在1620cm1处的峰强度（I162。）相对于在 1580cm1 处的峰强度（I158。）的比率（1162。/1158。，即ID'/IS)可为例如约0· 01-0. 5、0· 01-0. 2、 或者0. 05-0. 13。在所述复合碳颗粒的拉曼光谱中在1620cm1处的峰强度（I162。）相对于在 1580cm1处的峰强度（1158。）的比率（1162。/1 158。，即ID' /IG)可具有基本上恒定的值，不管所 述无定形碳颗粒的含量如何。此处，所述基本上恒定的值可为在±0.025的误差范围内。
[0036] 通过在基于结晶的碳芯和无定形碳包覆层之间的界面上的小的结构缺陷，可获得 不管所述无定形碳颗粒的含量如何的恒定的ID' /1<；值。
[0037] 所述芯颗粒的平均粒径（D50)可为例如约3μm-约50μm。术语"平均粒径（D50) " 表示颗粒分布中与累积体积的50体积％对应的粒径。
[0038] 所述包覆层的厚度可为约0. 001μm-约30μm、例如约0. 01μm-约20μm、或者约 0. 1μL?-约15ym。当所述包覆层的厚度在所述范围内时，初始效率特性、高倍率充电和放 电特性以及循环寿命特性可改善。
[0039] 所述复合碳颗粒的平均粒径（D50)可为例如约7μm-约80μm。
[0040] 所述芯颗粒中包括的所述基于结晶的碳可包括例如天然石墨、人造石墨、或其组 合。所述包覆层中包括的所述无定形碳可包括例如软碳、硬碳、或其组合。
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