多孔性硅类负极活性物质及包含它的锂二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及多孔性娃类负极活性物质，更为具体地，设及一同包含多孔性娃类粒 子和平均粒径互不相同的微粒碳粒子及粗粒碳粒子的多孔性娃类负极活性物质及包含它 的裡二次电池。
【背景技术】
[0002] 近期，随着信息通信产业的发展，电子设备逐渐变得小型化、轻量化、薄型化W及 便携化，而电池作为该些电子设备的电源，对电池的高能量密度化的要求越来越高。裡二次 电池作为最能够满足该种要求的电池，目前对它的研究非常活跃。
[0003] 作为裡二次电池的负极活性物质，一直适用了能够使裡嵌入/脱嵌的包括人造石 墨、天然石墨或者硬碳在内的多种形态的碳类物质。在上述碳类中，石墨在裡电池的能量密 度方面具有优点，并且W出色的可逆性保障裡二次电池的长寿命，因而使用范围最广。
[0004] 但是，石墨在每单位体积的电极能量密度方面具有容量小的问题，在高放电电压 下，容易与所使用的有机电解液产生副反应，存在因电池的错误工作或过充电导致起火或 爆炸的危险。
[0005] 因此，正在研究娃（Si)等的金属类负极活性物质。众所周知，Si金属类负极活性 物质表现出约4200Ah/g的高裡容量。但是，在与裡产生反应的前后，即在充放电时会引起 最大300%W上的体积变化。因此，存在由于电极内的导电性网络受损，粒子之间的接触电 阻增加，导致电池性能下降的现象。
[0006] 因此，曾研究由石墨类粒子包围娃负极活性物质的周围，来提高娃类负极活性物 质的传导性的电极。
[0007] 但是，如上所述的负极活性物质，具有由于充放电时娃类负极活性物质的体积变 化最大能够达到300%，因而石墨类粒子与娃类粒子之间的接触性变差，导致电池的性能下 降的缺点。尤其，如多孔性娃类负极活性物质，由于多孔性娃类负极活性物质的表面的多孔 结构，导致充放电时多孔性娃类粒子与石墨粒子之间的短路更严重，因而可产生电池的性 能下降的问题。
【发明内容】
[000引要解决的技术问题
[0009] 本发明是为了解决上述的现有技术问题而提出的。
[0010] 本发明要解决的第一技术问题在于，提供一种使用多孔性娃类粒子和碳粒子的混 合负极活性物质，并解决W往的充放电时负极活性物质之间的接触性变差及短路的问题， 从而可提高二次电池的寿命特性的负极活性物质。
[0011] 本发明要解决的第二技术问题在于，提供包含上述负极活性物质的负极及裡二次 电池。
[0012] 解决技术问题的方法
[0013] 为了解决上述问题，本发明提供一种负极活性物质，其特征在于，包含多孔性娃类 粒子及碳粒子；上述碳粒子包含平均粒径互不相同的微粒碳粒子及粗粒碳粒子。
[0014] 并且，本发明提供包含上述负极活性物质的负极。
[0015] 进而，本发明提供包含上述负极的裡二次电池。
[0016] 发明的效果
[0017] 本发明的一实施例的负极活性物质。通过一同包含多孔性娃类粒子W及平均粒径 互不相同的微粒及粗粒的碳粒子，从而可增加多孔性娃类粒子与碳粒子之间的接触性，由 此可进一步提高裡二次电池的寿命特性。
【附图说明】
[0018] 本说明书所附的W下附图用于例示本发明的优选实施例，与上述的
【发明内容】
一同 起到能够进一步理解本发明的技术思想的作用，因而本发明不应限定于附图中所记载的事 项来解释。
[0019] 图la及图化为示出W往的负极（图la)及充放电时的W往的负极（图lb)的简 图。
[0020] 图2a及图化为示出本发明的一实施例的负极（图2a)及充放电时的负极（图 2b)的简图。
【具体实施方式】
[0021] W下，对本发明进行更加详细的说明，W有助于理解本发明。
[0022] 在本说明书及请求保护范围中所使用的术语或单词不应局限于常规的意义或词 典上的意义来解释。为了W最优的方法说明自己的发明，发明人可适当定义术语的概念，从 该种原则出发，在本说明书及请求保护范围中所使用的术语或单词应W符合本发明技术思 想的意义和概念来解释。
[0023] 本发明的一实施例的负极活性物质，其特征在于，包含多孔性娃类粒子及碳粒子； 上述碳粒子包含平均粒径互不相同的微粒碳粒子及粗粒碳粒子。
[0024] 图la及图化为示出W往的负极（图la)及充放电时的W往的负极（图化）的形 状的简图。
[0025] 通常，包含多孔性娃类粒子的负极活性物质具有传导性低的缺点。因此，如图la 及图化所示，研究出了通过混合娃类粒子110和碳粒子120来提高传导性的方法。但是，如 图化所示，由于充放电时的娃类粒子的体积变化，导致娃类粒子与碳粒子的接触性变差， 因此可产生短路更严重的问题。
[0026] 因此，如图2a及图化所示，本发明中通过一同包含多孔性娃类粒子210W及平均 粒径互不相同的微粒碳粒子230及粗粒碳粒子220,W此增加多孔性娃类粒子与碳粒子之 间的接触性，来防止短路，从而可进一步提高裡二次电池的寿命特性。
[0027] 根据本发明的一实施例，上述微粒碳粒子的平均粒径町。可W为1ym至10ym，优 选为1ym至5ym。
[002引根据本发明的一实施例，若微粒碳粒子的平均粒径具有上述范围内的平均粒径， 则上述微粒碳粒子在多孔性娃类粒子及粗粒碳粒子之间均匀地形成，由此在充放电过程中 提高上述微粒碳粒子与多孔性娃类粒子及碳粒子之间的接触性，从而可解决因充放电时的 体积膨胀所造成的短路的问题。
[0029] 并且，上述粗粒碳粒子的平均粒径町。可W为10ym至30ym，优选为10ym至 20ym。
[0030] 若上述粗粒碳粒子的平均粒径小于10ym，则由于与微粒碳粒子的大小的差异少， 因而基于混合两种碳粒子的传导性的提高效果有可能不明显，若上述粗粒碳粒子的平均粒 径大于30ym，则可存在由于粗粒碳粒子的粒径的大小过大而导致的倍率特性下降的问题， W及在最佳密度下，使电极的容量下降的问题。
[0031] 另一方面，本发明的一实施例的上述多孔性娃类粒子的平均粒径〇5。可W为lym 至20ym，优选为3ym至12ym，更优选为5ym至10ym。
[0032] 若上述多孔性娃类粒子的平均粒径小于1ym，则有可能难W分散于负极活性物质 浆料内，若上述多孔性娃类粒子的平均粒径大于20ym，则由于裡离子充电导致的粒子膨胀 加重，随着反复充放电，粒子之间的粘结性和粒子与集电体之间的粘结性下降，从而有可能 大大减少寿命特性。
[0033] 在本发明中，可将粒子的平均粒径定义为粒子的粒径分布的50%基准下的粒径。 本发明的一实施例的上述粒子的平均粒径化(I可利用如激光衍射法（laserdifTraction method)等方法测定。上述激光衍射法通常可测定亚微米（submicron)范围到数mm程度的 粒径，并且可获得高再现性及高分解性结果。
[0034] 在本发明的一实施例的负极活性物质中，相对于碳粒子的总重量，包含1重量百 分比至30重量百分比的上述微粒碳粒子，优选地，包含10重量百分比至20重量百分比的 上述微粒碳粒子。若上述微粒碳粒子的含量小于1重量百分比，则有可能导致本发明所要 达到的多孔性娃类粒子及碳粒子的防短路效果和提高二次电池的寿命特性的效果并不明 显。另一方面，若上述微粒碳粒子的含量大于30重量百分比，则由于微粒碳粒子过多，导致 比表面积增加，由此可能造成副反应增加W及二次电池的寿命特性变差等。
[0035] 在本发明的一实施例的负极活性物质中，相对于碳粒子的总重量，包含7