负极活性材料、负极、非水电解质二次电池及负极活性材料的制备方法与流程

本发明的实施方式涉及负极活性材料、负极、非水电解质二次电池以及该负极活性材料的制备方法。本申请基于2024年12月26日在日本专利局提交的日本专利申请2024-231224号并要求其优先权，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术：

1、最近，正在开发将氧化硅添加到锂离子二次电池的负极活性材料中。例如，专利文献1公开了将锂预掺杂的氧化硅添加到负极活性材料中。

2、[现有技术文献]

3、[专利文献]

4、专利文献1：日本特开2018-152250号公报

技术实现思路

1、技术问题

2、然而，在添加氧化硅的负极材料中，充电过程中产生的硅酸锂相常常会降低初始效率。此外，当如专利文献1公开的那样将锂预掺杂到氧化硅中时，硅酸锂相可能导致电池容量降低。

3、为了解决这个问题，在仔细研究后，发明人发现，当氧化硅被还原时，硅酸盐相可以减少并且产生si相，从而改善容量和初始效率。在这一发现的同时，发明人发现还原处理会增加si相的结晶性，导致严重的电极膨胀，从而造成电池的循环特性较差。

4、本发明旨在提供一种用于改善二次电池循环特性的负极活性材料、负极、非水电解质二次电池以及该负极活性材料的制备方法。

5、技术方案

6、本发明可包括以下实施方式。

7、[1]一种负极活性材料，其包括：包含si相和硅化镁氧化物的复合颗粒，

8、其中，所述si相的微晶尺寸和所述硅化镁氧化物中包含的至少一种相的由粉末x射线衍射图谱评价的微晶尺寸为10 nm以下。

9、[2]如[1]所述的负极活性材料，其中，所述硅化镁氧化物包含mg2sio4或mgsio3中的至少一种。

10、[3]如[1]或[2]所述的负极活性材料，其中，所述复合颗粒中包含的si相或硅化镁氧化物中的至少一种是无定形的。

11、[4]如[1]至[3]中任一项所述的负极活性材料，其中，基于所述复合颗粒的总质量，所述复合颗粒中包含的si相的量为20质量%以上且70质量%以下。

12、[5]如[1]至[4]中任一项所述的负极活性材料，其中，所述复合颗粒基本上不包含mgo。

13、[6]如[1]至[5]中任一项所述的负极活性材料，其中，所述复合颗粒表面涂覆有碳类材料。

14、[7]如[6]所述的负极活性材料，其中，基于复合颗粒的量（不包括所述碳类材料），用于涂覆所述复合颗粒的碳类材料的量为5质量%以上且20质量%以下。

15、[8]一种负极，其包含：负极集电体，和

16、在负极集电体上存在的负极活性材料层，所述负极活性材料层包含[1]至[7]中任一项所述的负极活性材料。

17、[9]一种非水电解质二次电池，其包含[8]所述的负极。

18、[10]一种负极活性材料的制备方法，其包括：使氧化硅（sioa，0 < a ≤ 2）与金属镁（mg）反应的还原步骤；

19、用酸处理所述反应后的材料的酸处理步骤；以及

20、对所述反应后的材料进行机械合金化直到由粉末x射线衍射图谱评价的微晶尺寸为10 nm以下的机械合金化步骤。

21、[11]如[10]所述的负极活性材料的制备方法，其中，所述机械合金化通过选自由行星磨、旋转磨、振动磨、电动磨和搅拌磨组成的组中的至少一种手段进行。

22、[12]如[10]或[11]所述的负极活性材料的制备方法，其中，所述机械合金化在惰性气氛下进行。

23、[13]如[10]至[12]中任一项所述的负极活性材料的制备方法，其中，在所述酸处理步骤中，通过与酸反应去除mgo。

24、[14]如[10]至[13]中任一项所述的负极活性材料的制备方法，其中，在所述还原步骤中，氧化硅（sioa）的至少一部分被还原为si。

25、[15]如[10]至[14]中任一项所述的负极活性材料的制备方法，其还包括用碳类材料涂覆所述反应后的材料的涂覆步骤。

26、有利效果

27、本发明可以提供一种用于改善二次电池循环特性的负极活性材料、负极、非水电解质二次电池以及该负极活性材料的制备方法。

1.一种负极活性材料，其包括：

2.如权利要求1所述的负极活性材料，

3.如权利要求1或2所述的负极活性材料，

4.如权利要求1或2所述的负极活性材料，

5.如权利要求1或2所述的负极活性材料，

6.如权利要求1或2所述的负极活性材料，

7.如权利要求6所述的负极活性材料，

8.一种负极，其包含：

9.一种非水电解质二次电池，其包含权利要求8所述的负极。

10.一种负极活性材料的制备方法，其包括：

11.如权利要求10所述的负极活性材料的制备方法，

12.如权利要求10或11所述的负极活性材料的制备方法，

13.如权利要求10或11所述的负极活性材料的制备方法，

14.如权利要求10或11所述的负极活性材料的制备方法，

15.如权利要求10或11所述的负极活性材料的制备方法，其还包括：