25,从而完成裡电池30的制造。电池 壳体25可W具有圆柱形状、矩形形状或薄膜形状。裡电池可W为裡离子电池。
[0099] 除了用于传统的移动电话和便携式电脑的电源之外，裡电池还可W适合于用作电 动车辆和需要高容量、高功率输出和高温驱动条件的应用的电源，并可W结合到传统的内 燃机、燃料电池或超级电容器W用在混合动力车辆中。另外，裡电池可W用在需要高功率输 出、高电压和高温驱动条件的应用中。
[0100] 将参照下面的示例更详细地描述一个或更多个实施例。然而，该些示例不限制本 发明的范围。
[0101] 负极活性物质和硬币电池的制备
[0102] 对比示例1
[0103] 首先，按照66at% : 17at% : 17at%的比例混合Si、Ti和Ni。将混合物加入到真 空感应烙化炉（YeinTech.，韩国）并在真空下烙化，W抑制由空气暴露导致的氧化，从而 制备母合金。
[0104] 将制备的母合金切成块并添加到烙体快泽器（YeinTech.，韩国）的注射成型管。 然后在氣（Ar)气气氛下通过高频感应加热来烙化母合金，通过喷嘴将烙化的母合金喷出 到旋转的化轮来将母合金注射成型为带状合金，并快速地凝固。
[01化]使用球磨机粉碎制备的带状合金，W获得具有大约3ym至大约5ym的平均颗粒 直径值50)的Si合金粉末。
[0106] 使用制备的Si合金粉末作为负极活性物质根据下面的工艺来制造硬币电池。
[0107] 通过下述步骤制备负极活性物质浆料：将作为负极活性物质的Si合金粉末、作为 粘结剂的聚酷胺酷亚胺W及作为导电剂的科琴黑和石墨按照80:8:2:10的重量比混合，并 将N-甲基化咯烧酬加入到混合物W调节混合物的粘度，直到其固体含量达到60wt%。将 制备的浆料涂覆在厚度为10ym的铜巧集流体上W制备负极板。在ll〇°C的温度下将完全 涂覆的电极板干燥15分钟，随后压制，从而完成密度为1. 5g/cc的负极的制造。在真空中 在350°C将干燥的负极板热处理1小时，并将电极板切成16mm的尺寸，W制备将应用于硬 币电池的负极。使用Li金属来制备对电极，并使用厚度为20ym的聚己締隔板（Celgard 3501)。将电解质注入其中，并压制得到的结构，W完成2016R硬币电池的制造。在该种情 况下，电解质为溶解于碳酸亚己醋巧c)、碳酸二己醋值EC)和碳酸氣代亚己醋（FEC)的混合 溶剂的1. 10MLiPFe，其中，EC:DEC:阳C的体积比为3:3:4。
[0108] 对比示例2
[0109] 除了进一步将化加入到合金混合物并且用于制备母合金的Si、Ti、Ni和化的比 例为65at% :12at% :12at% 之外，按照与对比示例1中的方式相同的方式来制备 Si合金粉末和使用其的硬币电池。
[0110] 示例1
[011U 除了进一步将化加入到合金混合物并且用于制备母合金的Si、Ti、Ni和化的比 例为69. 5at% :10. 25at% :10. 25at% :10at%之外，按照与对比示例1中的方式相同的方 式来制备Si合金粉末和使用其的硬币电池。
[011引 示例2
[0113] 除了进一步将化加入到合金混合物并且用于制备母合金的Si、Ti、Ni和化的比 例为69at% :9at%之外，按照与对比示例1中的方式相同的方式来制备 Si合金粉末和使用其的硬币电池。
[0114]示例3
[0115] 除了进一步将化加入到合金混合物并且用于制备母合金的Si、Ti、Ni和化的比 例为69at% :11. 5at% :11. 5at% :8at%之外，按照与对比示例1中的方式相同的方式来 制备Si合金粉末和使用其的硬币电池。
[0116]示例 4
[0117] 除了进一步将化加入到合金混合物并且用于制备母合金的Si、Ti、Ni和化的比 例为69at% :12at% :12at% :7at%之外，按照与对比示例1中的方式相同的方式来制备 Si合金粉末和使用其的硬币电池。
[011引 对比示例3
[0119] 除了进一步将化加入到合金混合物并且用于制备母合金的Si、Ti、Ni和化的比 例为71at% :7at%之外，按照与对比示例1中的方式相同的方式来制备 Si合金粉末和使用其的硬币电池。
[0120] 对比示例4
[012U 除了进一步将化加入到合金混合物并且用于制备母合金的Si、Ti、Ni和化的比 例为70at% :12at% :12at% :6at%之外，按照与对比示例1中的方式相同的方式来制备Si合金粉末和使用其的硬币电池。
[0122] 对比示例5
[0123] 除了进一步将化加入到混合物并且用于制备母合金的Si、Ti、Ni和化的比例为 72at% :6at%之外，按照与对比示例1中的方式相同的方式来制备Si合 金粉末和使用其的硬币电池。
[0124] 评估示例1:Si合金粉末的相分析
[0125] 在下面的表1中示出了根据对比示例1至对比示例5和示例1至示例4制备的Si 合金粉末相对于其组成比的相分析的结果。
[0。6]表1
[0127]
【主权项】
1. 一种负极活性物质，所述负极活性物质包括娃基合金，所述娃基合金包括Si、Ti、Ni 和Fe组分，其中，基于所述硅基合金中的Si、Ti、Ni和Fe组分的总量lOOat%，所述硅基合 金包括50at %至70at %的Si组分、7at %至IOat %的Fe组分且Ti的at %和Ni的at %各 占平衡量的一半。
2. 根据权利要求1所述的负极活性物质，其中，所述硅基合金包括： 非活性基质，包括Ti2Ni相；以及 活性硅纳米颗粒，分散在非活性基质中。
3. 根据权利要求2所述的负极活性物质，其中，非活性基质还包括Si JiFe相和NiSi2 相。
4. 根据权利要求2所述的负极活性物质，其中： Si组分包括非活性硅和活性硅； 非活性基质包括非活性硅； 活性娃纳米颗粒包括活性娃。
5. 根据权利要求2所述的负极活性物质，其中，基于活性硅纳米颗粒在硅基合金中的 原子分数，硅基合金中的活性硅纳米颗粒的含量为36at %或更小。
6. 根据权利要求5所述的负极活性物质，其中，基于活性硅纳米颗粒在硅基合金中的 原子分数，硅基合金中的活性硅纳米颗粒的含量大于20at%且小于等于36at%。
7. 根据权利要求2所述的负极活性物质，其中，活性硅纳米颗粒具有IOnm至200nm的 颗粒直径。
8. 根据权利要求1所述的负极活性物质，其中，硅基合金具有0. 3 ym至10 ym的平均 颗粒直径D50。
9. 一种负极活性物质，所述负极活性物质包括娃基合金，所述娃基合金包括Si、Ti、Ni 和Fe组分，其中，所述娃基合金包括： 非活性基质；以及 活性硅纳米颗粒，分散在非活性基质中， 其中： 基于活性硅纳米颗粒在硅基合金中的原子分数，硅基合金中的活性硅纳米颗粒的量为 大于20at%且小于等于36at% ; 基于Fe组分在娃基合金中的原子分数，Fe组分的量为7at%至IOat%。
10. 根据权利要求9所述的负极活性物质，其中，基于硅基合金中的每种组分相应的原 子分数，硅基合金包括50at %至70at %的Si组分、7at %至IOat %的Fe组分且Ti的at % 和Ni的at %各占平衡量的一半。
11. 根据权利要求9所述的负极活性物质，其中，非活性基质包括Si JiFe相、Ti2Ni相 和NiSi2相。
12. 根据权利要求9所述的负极活性物质，其中，活性硅纳米颗粒具有IOnm至200nm的 颗粒直径。
13. 根据权利要求9所述的负极活性物质，其中，硅基合金具有0. 3 y m至10 y m的平均 颗粒直径D50。
14. 一种负极，所述负极包括根据权利要求1所述的负极活性物质。
15. -种锂电池，所述锂电池包括根据权利要求14所述的负极。
16. -种制造负极活性物质的方法，所述方法包括： 制备母合金，以制备娃基合金，其中，基于lOOat%的Si、Fe、Ti和Ni的总原子分数，所 述母合金包括50at %至70at % Si、7at %至IOat % Fe且Ti的at %和Ni的at %各占平衡 量的一半； 将母合金的熔体快速地凝固以获得快速凝固的合金；以及 粉碎快速凝固的合金。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中，通过利用熔体快淬、气体雾化或带铸来执行将 母合金的熔体快速地凝固的步骤。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中，将母合金的熔体快速地凝固的步骤包括以 IO3K/秒至IO7K/秒的速率将母合金的熔体淬火。
19. 根据权利要求16所述的方法，其中，将快速凝固的合金粉碎成具有0. 3 ym至 IOym的D50的粉末。
【专利摘要】提供了负极活性物质、负极、包括该负极活性物质的锂电池以及制造该负极活性物质、负极和锂电池的方法。该负极活性物质包括硅基合金，所述硅基合金包括Si、Ti、Ni和Fe组分。硅基合金包括作为非活性相的Ti2Ni相和具有比通常的硅基合金的活性硅的含量低的含量的活性硅。该负极活性物质可以改善锂电池的放电容量和寿命特性。
【IPC分类】H01M10-0525, H01M4-38, H01M4-134
【公开号】CN104810510
【申请号】CN201510016538
【发明人】权昇旭, 金哉赫, 徐淳星, 秋希姈, 郑昶义, 朴燿翰, 尤里·马图拉维奇, 李天珪
【申请人】三星Sdi株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年1月13日
【公告号】EP2916375A1, US20150214544