[发明专利]二次电池的阳极活性材料所用的氧化硅

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池的阳极活性材料所用的氧化硅，更具体地，涉及一种氧化硅，其中，通过控制压强和产生还原气氛来控制该氧化硅中氧的量。

背景技术

锂电池是一种能量储存装置，其中，电能存储在电池中，同时，在放电过程中，锂从阳极移动到阴极，而在充电过程中，锂离子从阴极移动到阳极。与其他电池相比，锂二次电池具有较高的能量密度和较低的自放电率，因此，锂二次电池已广泛应用于各行业。

锂二次电池的组件可分为阴极、阳极、电解质和隔膜。在早期的锂二次电池中，金属锂用作阳极活性材料。然而，由于重复充电和放电时可能会出现的安全问题，因此，锂金属已被碳基材料(如石墨)代替。由于碳基阳极活性材料可以具有类似于锂金属的与锂离子的电化学反应电位，并且锂离子的连续嵌入和脱嵌过程中晶体结构的变化较小，因此，连续的充电和放电成为可能。因此，可以提供优异的充电和放电寿命。

然而，由于近来锂二次电池市场从便携设备中使用的小型锂二次电池扩展到车辆中使用的大型二次电池，故开发具有高容量和高功率的阳极活性材料的技术已经成为了必需。因此，已经进行了非碳基阳极活性材料的开发，如基于硅、锡、锗、锌及铅的材料，它们具有比碳基阳极活性材料更高的理论容量。

以上阳极活性材料可以通过提高充电和放电容量来增加能量密度。然而，由于重复充电和放电时电极上会产生枝晶和非导电化合物，因此，充电和放电特性会退化，或者在锂离子的嵌入和脱嵌过程中膨胀和收缩会增加。所以，就使用上述阳极活性材料的二次电池而言，根据重复的充电和放电，放电容量的保持(下文中，称为“寿命特性”)会不足，而且制造后的首次放电容量与首次充电容量之比(放电容量/充电容量；下文中，称为“首次效率”)也会不足。

发明内容

技术问题

本发明提供一种氧化硅，其中，通过产生还原气氛和控制压强可以控制氧化硅中氧的量。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种氧化硅的制造方法，其包括：混合并加热硅和二氧化硅；供给能产生还原气氛的气体；以及使混合物在10^-4托到10^-1托的压强下反应。

根据本发明的另一个方面，提供一种氧化硅的制造方法，其包括：混合硅和二氧化硅；加热混合物和产生还原气氛的材料；以及使混合物在10^-4托到10^-1托的压强下反应。

根据本发明的另一个方面，提供二次电池的阳极活性材料中所包含的氧化硅，其中，在所述氧化硅的X射线衍射(XRD)图谱中，40°到60°的2θ范围内的峰的最大高度(h₂)与15°到40°的2θ范围内的峰的最大高度(h₁)的比值满足0.40≤h₂∕h₁≤1.5。

根据本发明的另一个方面，提供一种包括所述氧化硅的阳极活性材料。

根据本发明的另一个方面，提供一种二次电池，其包括含阴极活性材料的阴极、隔膜、含所述阳极活性材料的阳极、以及电解质。

有益效果

根据本发明，由于通过产生还原气氛和控制压强可以控制氧化硅中氧的量，因此，可以获得氧含量低于1(基于硅原子)的氧化硅。

当使用低氧量的氧化硅作为阳极活性材料时，二次电池的首次效率和寿命特性可以进一步改善。此外，通过计算氧化硅的X射线衍射图谱中特定2θ范围内的高度比可以预测二次电池的首次效率。

附图说明

图1是示意图，示出了本发明的一个实施例所述的氧化硅的制造装置；以及

图2示出了本发明的实例和对比例的X射线衍射(XRD)图谱中15°到40°的2θ范围内的峰的最大高度(h₁)和40°到60°的2θ范围内的峰的最大高度(h₂)。

具体实施方式

本发明提供一种氧化硅的制造方法，该方法包括混合并加热硅和二氧化硅，然后提供能够产生还原气氛的气体，进而使所述混合物在10^-4托到10^-1托的压强下发生反应。

本发明也提供一种氧化硅的制造方法，该方法包括混合硅和二氧化硅，加热该混合物和产生还原气氛的材料，然后使该混合物在10^-4托到10^-1托的压强下发生反应。