负极活性材料、负极活性材料的制造方法、负极组合物、包含其的锂二次电池用负极和包含负极的锂二次电池与流程

本申请基于并要求于2024年10月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2024-0144998和2025年10月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2025-0151521的优先权，其公开内容通过引用以其整体并入本文。本公开内容涉及负极活性材料、制备负极活性材料的方法、负极组合物、包含其的锂二次电池用负极和包含所述负极的锂二次电池。

背景技术：

1、由于化石燃料的使用迅速增加，所以对替代或清洁能量的需求日益增加，并且最为积极的研究领域之一是使用电化学反应的发电和蓄电领域。

2、利用这种电化学能的电化学装置的代表性实例是二次电池，其正得到越来越多的应用。

3、另一方面，随着对移动装置的技术开发和需求增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在二次电池中，具有高能量密度和电压、相对长的循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。另外，作为用于这类高容量锂二次电池的电极，正积极地对制造每单位体积的能量密度更高的高密度电极的方法进行研究。

技术实现思路

1、技术问题

2、在本公开内容中，在制造硅碳复合物的工序中，在将sih4沉积到多孔碳上的过程期间，调整所述多孔碳的物理性质和组成并改变沉积条件以改善硅的内部孔的致密性并控制对塑性变形的抗性。结果，在这些条件下制造的硅碳复合物展示出改善的特性，如即使当经受外部压制时也降低塑性变形。

3、因此，本公开内容涉及根据上述技术的负极活性材料、制备负极活性材料的方法、负极组合物、包含其的锂二次电池用负极和包含所述负极的锂二次电池。

4、技术手段

5、本公开内容的一个实施方式提供了一种锂二次电池用负极活性材料，所述锂二次电池用负极活性材料包含硅碳复合物，所述硅碳复合物具有15gpa至25gpa的模量值(a)和2,500mpa至5,000mpa的硬度值(b)。

6、本公开内容的另一个实施方式提供了一种制造锂二次电池用负极活性材料的方法，所述方法包括：准备多孔碳；和将硅沉积到所述多孔碳上以形成硅碳复合物，其中，在通过将硅沉积到所述多孔碳上以形成所述硅碳复合物的步骤中，基于100重量份的所述硅碳复合物，硅的量是40重量份以上且60重量份以下，所述硅碳复合物的模量值(a)是15gpa至25gpa，并且所述硅碳复合物的硬度值(b)是2,500mpa至5,000mpa。

7、本公开内容的又一个实施方式提供了一种锂二次电池用负极组合物，所述锂二次电池用负极组合物包含根据本公开内容的负极活性材料；负极导电材料；和负极粘合剂。

8、本公开内容的又一个实施方式提供了一种锂二次电池用负极，所述锂二次电池用负极包含：负极集电器层；和设置在所述负极集电器层的一侧或两侧的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含根据本公开内容的负极组合物或其固化物。

9、本公开内容的又一个实施方式提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包含正极、根据本公开内容的锂二次电池用负极、插在所述正极与所述负极之间的隔膜、和电解质。

10、技术效果

11、在根据本公开内容的一个实施方式的锂二次电池用负极活性材料的情况下，所述负极活性材料包含硅碳复合物，所述硅碳复合物包含沉积在多孔碳上的硅。在根据本公开内容的一个实施方式的硅碳复合物的情况下，在沉积过程期间，硅致密地沉积到所述多孔碳上，从而产生均匀的表面。

12、所述锂二次电池用负极在制造期间经历将负极浆料施加到负极集电器层上并随后进行压延的过程。此时，由于压延压力，复合型负极活性材料可能破裂，导致硅暴露在表面上。

13、在根据本公开内容的硅碳复合物的情况下，通过控制多孔碳前体的物理性质并调节硅沉积量，实现硅的更均匀和致密的沉积。在这些条件下制造的硅碳复合物表现出改善的粒子强度，由此增强电池的容量特性并加强其寿命特性。

14、包含根据本公开内容的硅碳复合物的锂二次电池用负极确保了优异的容量特性，同时使活性材料表面上的副反应最小化，由此改善了电阻，并增强了针对体积膨胀的寿命性能。

1.一种锂二次电池用负极活性材料，所述锂二次电池用负极活性材料包含硅碳(si/c)复合物，所述硅碳复合物具有15gpa至25gpa的表示材料刚度的模量值(a)和2,500mpa至5,000mpa的表示材料表面对刮擦或压痕的抗性的硬度值(b)。

2.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极活性材料，其中所述模量值(a)和所述硬度值(b)满足式1：

3.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极活性材料，其中所述硅碳复合物包含多孔碳和沉积在所述多孔碳上的硅，

4.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极活性材料，其中所述硅碳复合物具有1μm以上至10μm以下的平均粒径(d50)。

5.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极活性材料，所述锂二次电池用负极活性材料进一步包含碳系活性材料。

6.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极活性材料，其中基于100重量份的所述负极活性材料，所述硅碳复合物的含量是80重量份以下。

7.一种制造负极活性材料的方法，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述多孔碳由树脂系多孔碳原料制备。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述多孔碳在通过氮气吸附法测量时直径小于2nm的第一孔的比率为90%以上，并且

10.一种锂二次电池用负极组合物，所述锂二次电池用负极组合物包含根据权利要求1至6中任一项所述的负极活性材料、负极导电材料和负极粘合剂。

11.根据权利要求10所述的锂二次电池用负极组合物，其中基于100重量份的所述负极组合物，所述负极活性材料的含量是40重量份以上。

12.一种锂二次电池用负极，所述锂二次电池用负极包含：

13.根据权利要求12所述的锂二次电池用负极，其中所述负极集电器层具有1μm以上至100μm以下的厚度，并且

14.一种锂二次电池，所述锂二次电池包含：