公開了一種用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料以及一種包括該材料的可再充電鋰電池。
背景技術(shù)：
：可再充電鋰電池可以是用于小型便攜式電子裝置的電源?？稍俪潆婁囯姵乜梢允褂糜袡C(jī)電解質(zhì)溶液，并且可以具有使用堿性水溶液的比較電池的放電電壓的兩倍或更高的放電電壓，并且可以具有高能量密度。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：實(shí)施例可以通過提供一種用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料來實(shí)現(xiàn)，所述負(fù)極活性材料包括結(jié)晶碳基材料顆粒，在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布的曲線圖中結(jié)晶碳基材料顆粒的峰值的最大高度值為約20體積％或更大。在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布的曲線圖中峰值的最大高度值可以為約20體積％至約40體積％。結(jié)晶碳基材料顆粒的D50(顆粒累積體積％的50％)可以為約3μm至約40μm。結(jié)晶碳基材料顆粒的D10(顆粒累積體積％的10％)可以為約1μm至約20μm。結(jié)晶碳基材料顆粒的D90(顆粒累積體積％的90％)可以為約5μm至約80μm。結(jié)晶碳基材料可以包括天然石墨、人造石墨或它們的組合。實(shí)施例可以通過提供一種可再充電鋰電池來實(shí)現(xiàn)，所述可再充電鋰電池包括：負(fù)電極，包括公開的負(fù)極活性材料；正電極，包括正極活性材料；電解質(zhì)。附圖說明通過參照附圖詳細(xì)描述示例性實(shí)施例，特征對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講將變得清楚，在附圖中：圖1示出基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中峰值的最大高度值(maximumheightvalueofapeak)的曲線圖；圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可再充電鋰電池的示意圖；圖3示出根據(jù)示例1和對(duì)比示例1的各個(gè)負(fù)極活性材料根據(jù)顆粒直徑尺寸的體積％的曲線圖；圖4示出根據(jù)參考示例1和對(duì)比示例2至3的各個(gè)負(fù)極活性材料根據(jù)顆粒直徑尺寸的體積％的曲線圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將在下文中參照附圖更充分地描述示例實(shí)施例；然而，示例實(shí)施例可以以不同的形式實(shí)施，且不應(yīng)被解釋為局限于這里闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開將是徹底的和完整的，且這些實(shí)施例將把示例性的實(shí)施方式充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料可以包括結(jié)晶碳基材料顆粒。在示出基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布的曲線圖中，峰值的最大高度值可以大于或等于約20體積％，例如，約20體積％至約40體積％。在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布的曲線圖中，峰值的最大高度值可以表示為h，如圖1所示。在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布的曲線圖中，大于或等于約20體積％的峰值的最大高度值意為大于或等于約20體積％的顆粒基于100體積％的全部顆粒具有相似的尺寸。在說明書中，D10、D50和D90分別與基于體積基準(zhǔn)的累積顆粒尺寸分布(cumulativeparticlesizedistribution)中的累積值對(duì)應(yīng)。在相應(yīng)的顆粒直徑尺寸中，D10表示顆粒累積體積％的10％，D50表示顆粒累積體積％的50％，D90表示顆粒累積體積％的90％。在本說明書中，可以通過激光衍射型顆粒分布分析儀來測(cè)量顆粒直徑尺寸。顆粒直徑尺寸表示顆粒尺寸，例如，顆粒直徑。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中，負(fù)極活性材料可以具有大于或等于約20體積％的峰值的最大高度值(例如，最大體積％)，這意為大于或等于約20％的顆粒具有相似的顆粒尺寸。負(fù)極活性材料可以具有尖銳的顆粒分布，并且在負(fù)極活性材料具有尖銳的顆粒分布(例如，大于或等于約20體積％的峰值的最大高度值，例如，在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中從約20體積％至約40體積％的范圍)時(shí)，可以改善急速的充電特性。當(dāng)這種活性材料用于制造負(fù)電極時(shí)，不僅可以改善活性質(zhì)量密度，而且可以保持高的按壓性能(pressproperty)，制造高能量密度的可再充電電池。活性質(zhì)量密度表示活性質(zhì)量層(例如，通過將活性材料、粘結(jié)劑和可選的導(dǎo)電材料添加到溶劑以制備活性材料漿體、將漿體涂覆在集流體上并使其干燥來形成的活性材料層)的密度。當(dāng)峰值的最大高度值在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中小于約20體積％時(shí)，會(huì)使急速的充電特性劣化。當(dāng)峰值的最大高度值在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中大于約40體積％時(shí)，會(huì)難以獲得高的活性質(zhì)量密度。當(dāng)活性材料具有過于尖銳的顆粒尺寸分布時(shí)，活性材料的填充密度(振實(shí)密度)會(huì)被過于劣化，并且活性材料層會(huì)變厚，同時(shí)按壓性能也會(huì)被劣化，并且無法實(shí)現(xiàn)高能量密度。當(dāng)顆粒分布極為尖銳時(shí)，會(huì)出現(xiàn)按壓性能劣化。結(jié)晶碳基材料顆?？梢跃哂蟹秶鷱募s3μm至約40μm的D50。D10可以在約1μm至約20μm的范圍內(nèi)，D90可以在約5μm至約80μm的范圍內(nèi)。當(dāng)在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中，負(fù)極活性材料具有在所述范圍內(nèi)的峰值的最大高度值以及分別在所述范圍內(nèi)的D50、D10和D90時(shí)，可以改善處于高能量密度(高活性質(zhì)量)的高速率充電性能。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)晶碳基材料顆?？梢跃哂蟹秶鷱募s1μm至約100μm的顆粒直徑尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)晶碳基材料可以是天然石墨、人造石墨或兩者的組合。當(dāng)碳基材料是諸如以硬質(zhì)碳為例的無定形碳基材料，在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中，碳基材料可以具有大于或等于約20體積％的峰值的最大高度值時(shí)，會(huì)使容量和效率顯著劣化，碳基材料可能不適合于制造具有高能量密度的快速充電電池。由于與結(jié)晶碳基材料不同的無定形碳基材料僅在其具有寬的顆粒分布時(shí)可以保證按壓性能，所以具有尖銳的顆粒分布的無定形碳基材料無法被制造成合適的負(fù)電極。具有這些性能的負(fù)極活性材料可以被篩選并調(diào)整為具有結(jié)晶碳基材料顆粒，所述結(jié)晶碳基材料顆粒在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中具有約20體積％或更大的峰值的最大高度值。可以以任何合適的方法(例如，以氣流分類法)執(zhí)行篩選工藝。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以廣泛地理解氣流分類方法的條件調(diào)整。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的負(fù)極活性材料可以提供具有優(yōu)異的容量、充電和放電效率和充電特性以及高活性質(zhì)量密度的可再充電鋰電池。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的負(fù)極活性材料可以用于制造具有大于或等于約1.70g/cc(例如約1.70g/cc至約1.85g/cc)的高活性質(zhì)量密度的電極，并且可以有效地應(yīng)用于高能量密度電池。實(shí)施例可以提供包括具有負(fù)極活性材料的負(fù)電極、具有正極活性材料的正電極和電解質(zhì)的可再充電鋰電池。負(fù)電極可以包括集流體和形成在集流體上的負(fù)極活性材料層。負(fù)極活性材料可以是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的負(fù)極活性材料。在負(fù)極活性材料層中，基于負(fù)極活性材料層的總重量，負(fù)極活性材料的量可以是約95wt％至約99wt％。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)極活性材料層可以包括粘結(jié)劑和可選的導(dǎo)電材料。在負(fù)極活性材料層中，基于負(fù)極活性材料層的總重量，粘結(jié)劑的量可以是約1wt％至約5wt％。當(dāng)負(fù)極活性材料層還包括導(dǎo)電材料時(shí)，負(fù)極活性材料層可以包括約90wt％至約98wt％的負(fù)極活性材料、約1wt％至約5wt％的粘結(jié)劑和約1wt％至約5wt％的導(dǎo)電材料。粘結(jié)劑可以改善負(fù)極活性材料顆粒彼此間的粘結(jié)性能以及負(fù)極活性材料顆粒與集流體間的粘結(jié)性能。粘結(jié)劑可以包括非水溶性粘結(jié)劑、水溶性粘結(jié)劑或它們的組合。非水溶性粘結(jié)劑包括聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亞乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亞胺、聚酰亞胺或它們的組合。水溶性粘結(jié)劑可以包括橡膠類粘結(jié)劑或聚合物樹脂粘結(jié)劑。橡膠類粘結(jié)劑可以是例如丁苯橡膠、丙烯酸(酯)化的丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠、丙烯酸橡膠、丁基橡膠、氟橡膠或它們的組合。聚合物樹脂粘結(jié)劑可以是例如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚環(huán)氧氯丙烷、聚磷腈、聚丙烯腈、聚苯乙烯、乙烯丙烯二烯共聚物、聚乙烯基吡啶、氯磺化的聚乙烯、乳膠、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、酚樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇或它們的組合。當(dāng)水溶性粘結(jié)劑作為負(fù)極粘結(jié)劑時(shí)，纖維素類化合物還可以用于提供粘度。纖維素類化合物可以包括羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素或它們的堿金屬鹽中的一種或更多種。堿金屬可以是Na、K或Li?；?00重量份的負(fù)極活性物質(zhì)，可以以大約0.1重量份至大約3重量份的量包括纖維素類化合物?？梢园▽?dǎo)電材料，以提供電極的導(dǎo)電率。可以使用任何導(dǎo)電材料作為所述導(dǎo)電材料，除非它引起化學(xué)變化。導(dǎo)電材料的示例可以包括：碳基材料，諸如以天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑和碳纖維為例；包括例如銅、鎳、鋁和銀的金屬粉末或金屬纖維的金屬基材料；導(dǎo)電聚合物，諸如聚亞苯基衍生物；以及它們的混合物。集流體可以包括例如，銅箔、鎳箔、不銹鋼箔、鈦箔、泡沫鎳、泡沫銅、涂覆有導(dǎo)電金屬的聚合物基板或者它們的組合。正電極可以包括正集流體和形成在正集流體上的正極活性材料層。正極活性材料可以包括可逆地嵌入和脫嵌鋰離子的嵌鋰化合物。例如，可以使用鈷、錳、鎳或它們的組合與鋰的復(fù)合氧化物。示例可以是由下面的化學(xué)式表示的化合物：LiaA1-bXbD2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5)；LiaA1-bXbO2-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaE1-bXbO2-cDc(0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaE2-bXbO4-cDc(0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobXcDα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobXcO2-αTα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cCobXcO2-αT2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbXcDα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbXcO2-αTα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbXcO2-αT2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNibEcGdO2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn1-bGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn1-gGgPO4(0.90≤a≤1.8，0≤g≤0.5)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiZO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(0≤f≤2)；和LiaFePO4(0.90≤a≤1.8)。在化學(xué)式中，A選自于Ni、Co、Mn和它們的組合；X選自于Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素和它們的組合；D選自于O、F、S、P和它們的組合；E選自于Co、Mn和它們的組合；T選自于F、S、P和它們的組合；G選自于Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V和它們的組合；Q選自于Ti、Mo、Mn和它們的組合；Z選自于Cr、V、Fe、Sc、Y和它們的組合；J選自于V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu和它們的組合。化合物可以具有位于表面上的涂覆層，或者可以與具有涂覆層的另一化合物混合。涂覆層可以包括一種或更多種涂覆元素化合物，例如，涂覆元素的氧化物、涂覆元素的氫氧化物、涂覆元素的羥基氧化物、涂覆元素的碳酸氧鹽或涂覆元素的羥基碳酸鹽。用于涂覆層的化合物可以是非晶的或結(jié)晶的。包括在涂覆層中的涂覆元素可以包括Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As、Zr或它們的混合物?？梢酝ㄟ^在化合物中使用這些元素以對(duì)正極活性材料的性質(zhì)沒有負(fù)面影響的方法來設(shè)置涂覆層。例如，方法可以包括諸如以噴涂或浸漬為例的涂覆方法。在正電極中，基于正極活性材料層的總重量，正極活性材料的量可以為約90wt％至約98wt％。在一個(gè)實(shí)施例中，正極活性材料層還可以包括粘結(jié)劑和導(dǎo)電材料?；谡龢O活性材料層的總重量，可以分別以范圍從約1wt％至約5wt％的量包括粘結(jié)劑和導(dǎo)電材料。粘結(jié)劑可以改善正極活性材料顆粒彼此間的粘結(jié)性能以及正極活性材料顆粒與集流體間的粘結(jié)性能。粘結(jié)劑的示例可以包括聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、二乙?；w維素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亞乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、丙烯酸(酯)化的丁苯橡膠、環(huán)氧樹脂和尼龍。導(dǎo)電材料可以改善電極的導(dǎo)電率。任何導(dǎo)電材料可以作為所述導(dǎo)電材料，除非它引起化學(xué)變化。導(dǎo)電材料的示例可以包括：碳基材料，諸如以天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑和碳纖維為例；金屬基材料，諸如以例如銅、鎳、鋁和銀的金屬粉末或金屬纖維為例；導(dǎo)電聚合物，諸如以聚亞苯基衍生物為例；以及它們的混合物。集流體可以是例如Al。電解質(zhì)可以包括非水有機(jī)溶劑和鋰鹽。非水有機(jī)溶劑可以用作用于傳輸參與電池的電化學(xué)反應(yīng)的離子的媒介。非水有機(jī)溶劑可以是碳酸酯類溶劑、酯類溶劑、醚類溶劑、酮類溶劑、醇類溶劑或非質(zhì)子溶劑。碳酸酯類溶劑可以包括例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)或碳酸亞丁酯(BC)。酯類溶劑可以是例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁內(nèi)酯、癸內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、甲瓦龍酸內(nèi)酯或己內(nèi)酯。醚類溶劑可以是例如二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氫呋喃或四氫呋喃。酮類溶劑可以是例如環(huán)已酮。醇類溶劑可以是例如乙醇或異丙醇，非質(zhì)子溶劑可以是例如諸如以R-CN(其中，R為C2至C20直鏈、支鏈或環(huán)狀烴基，或者包括雙鍵、芳香環(huán)或醚鍵)為例的腈、諸如二甲基甲酰胺的酰胺或諸如以1,3-二氧戊環(huán)為例的二氧戊環(huán)、環(huán)丁砜。有機(jī)溶劑可以單獨(dú)地使用或以混合物的形式使用。當(dāng)有機(jī)溶劑以混合物使用時(shí)，可以根據(jù)期望的電池性能控制混合比。碳酸酯類溶劑可以包括環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合物。可以以約1:1至約1:9的體積比將環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯混合在一起。當(dāng)將該混合物作為電解質(zhì)時(shí)，電解質(zhì)可以提供增強(qiáng)的性能。除了碳酸酯類溶劑以外，有機(jī)溶劑還可以包括芳香烴類有機(jī)溶劑。碳酸酯類溶劑和芳香烴類溶劑可以以約1:1至約30:1的體積比混合在一起。芳香烴類有機(jī)溶劑可以是由化學(xué)式1表示的芳香烴類化合物。[化學(xué)式1]在化學(xué)式1中，R1至R6是相同的或者不同的并且為氫、鹵素、C1至C10烷基、鹵代烷基或它們的組合。芳香烴類有機(jī)溶劑的示例可以包括苯、氟代苯、1,2-二氟代苯、1,3-二氟代苯、1,4-二氟代苯、1,2,3-三氟代苯、1,2,4-三氟代苯、氯代苯、1,2-二氯代苯、1,3-二氯代苯、1,4-二氯代苯、1,2,3-三氯代苯、1,2,4-三氯代苯、碘代苯、1,2-二碘代苯、1,3-二碘代苯、1,4-二碘代苯、1,2,3-三碘代苯、1,2,4-三碘代苯、甲苯、氟代甲苯、2,3-二氟代甲苯、2,4-二氟代甲苯、2,5-二氟代甲苯、2,3,4-三氟代甲苯、2,3,5-三氟代甲苯、氯代甲苯、2,3-二氯代甲苯、2,4-二氯代甲苯、2,5-二氯代甲苯、2,3,4-三氯代甲苯、2,3,5-三氯代甲苯、碘代甲苯、2,3-二碘代甲苯、2,4-二碘代甲苯、2,5-二碘代甲苯、2,3,4-三碘代甲苯、2,3,5-三碘代甲苯、二甲苯和它們的組合。電解質(zhì)還可以包括碳酸亞乙烯酯或由下面的化學(xué)式2表示的碳酸亞乙酯類化合物，以改善循環(huán)壽命。[化學(xué)式2]在化學(xué)式2中，R7和R8是相同的或者不同的，并且可以均獨(dú)立地為氫、鹵素、氰基(CN)、硝基(NO2)或C1至C5氟代烷基，只要R7和R8中的至少一個(gè)為鹵素、氰基(CN)、硝基(NO2)或C1至C5氟代烷基，并且R7和R8不同時(shí)為氫。碳酸亞乙酯類化合物的示例可以包括碳酸二氟代亞乙酯、碳酸氯代亞乙酯、碳酸二氯代亞乙酯、碳酸溴代亞乙酯、碳酸二溴代亞乙酯、碳酸硝基亞乙酯、碳酸氰基亞乙酯和碳酸氟代亞乙酯。可以在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)靈活地使用用于改善循環(huán)壽命的添加劑的量。鋰鹽可溶解在有機(jī)溶劑中，可以向電池提供鋰離子，可以對(duì)可再充電鋰電池進(jìn)行基本操作，并可以改善正電極和負(fù)電極之間的鋰離子的傳輸。鋰鹽的示例可以包括從LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2C2F5)2、Li(CF3SO2)2N、LiN(SO3C2F5)2、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中，x和y為自然數(shù)，例如，從1至20范圍的整數(shù))、LiCl、LiI和LiB(C2O4)2(二草酸硼酸鋰；LiBOB)中選擇的至少一種支持鹽。鋰鹽可以以從約0.1M至約2.0M的范圍的濃度使用。當(dāng)以以上濃度范圍包括鋰鹽時(shí)，電解質(zhì)可由于例如最佳的電解質(zhì)導(dǎo)電率和粘度而具有優(yōu)異的性能和鋰離子遷移率。根據(jù)電池的種類，可再充電鋰電池還可以包括位于負(fù)電極與正電極之間的隔板。適當(dāng)?shù)母舭宀牧系氖纠梢园ň垡蚁?、聚丙烯、聚偏二氟乙烯和它們的多層，諸如聚乙烯/聚丙烯雙層隔板、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三層隔板和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層隔板。圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可再充電鋰電池的分解透視圖。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可再充電鋰電池示出為具有例如棱柱形狀。在實(shí)施例中，可再充電鋰電池可以具有諸如以圓柱體或袋為例的各種形狀。參照?qǐng)D2，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可再充電鋰電池可以包括將隔板30放置在正電極10與負(fù)電極20之間并將它們纏繞而形成的電極組件40，所述電極組件40位于殼體50中。電解質(zhì)溶液可以浸漬在正電極10、負(fù)電極20和隔板30中。提供以下示例和對(duì)比示例以突出一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的特性，但是將理解的是，示例和對(duì)比示例不被解釋為限制實(shí)施例的范圍，對(duì)比示例也不被解釋為在實(shí)施例的范圍之外。此外，將理解的是，實(shí)施例不限于在示例和對(duì)比示例中描述的具體細(xì)節(jié)。示例1將人造石墨壓碎，然后利用氣流分類器進(jìn)行氣流分類。在通過氣流分類工藝將尺寸小于或等于約5μm的細(xì)微粉末從壓碎的人造石墨粉末去除之后，得到的粉末用250網(wǎng)(US標(biāo)準(zhǔn))篩分，制備具有表1中示出的顆粒分布的負(fù)極活性材料。對(duì)比示例1通過壓碎人造石墨，然后利用150網(wǎng)(US標(biāo)準(zhǔn))篩分壓碎的粉末來制備具有表1中示出的顆粒分布的負(fù)極活性材料。參考示例1通過將人造石墨壓碎，去除尺寸小于或等于約10μm的細(xì)微粉末，然后利用300網(wǎng)(US標(biāo)準(zhǔn))篩分獲得的粉末來制備具有表1中示出的顆粒分布的負(fù)極活性材料。對(duì)比示例2除了使用硬質(zhì)碳替代人造石墨之外，根據(jù)與示例1相同的方法制備具有表1中示出的顆粒分布的負(fù)極活性材料。對(duì)比示例3除了使用硬質(zhì)碳替代人造石墨之外，根據(jù)與對(duì)比示例1相同的方法制備具有表1中示出的顆粒分布的負(fù)極活性材料?；隗w積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布的測(cè)量通過使用激光衍射型顆粒分布分析儀(SALD-2100，島津公司，日本)來測(cè)量基于體積基準(zhǔn)的根據(jù)示例1、參考示例1和對(duì)比示例1至3的每種負(fù)極活性材料的顆粒直徑分布。通過將活性材料分散到乙醇中來執(zhí)行測(cè)量，折射率條件為i2.00-0.00。得到的基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布提供在圖3和圖4中?；谇€圖計(jì)算的D10、D50和D90提供在表1中。丸球密度(PelletDensity)的測(cè)量通過施加表1中提供的壓力來將根據(jù)示例1、參考示例1和對(duì)比示例1至3的負(fù)極活性材料分別制造成各個(gè)丸球。通過將1.0g的各個(gè)負(fù)極活性材料放在模具中并在表1中提供的壓力下保持30秒來制造丸球。測(cè)量丸球的密度，結(jié)果提供在表1中。表1如表1中所示，根據(jù)示例1的活性材料具有基于100體積％的活性材料以約10體積％的量具有小于或等于約10μm的直徑的顆粒，而根據(jù)對(duì)比示例1的活性材料具有基于100體積％的活性材料以約10體積％的量具有小于或等于約7μm的直徑的顆粒。根據(jù)參考示例1的活性材料基于100體積％的活性材料具有約10體積％的直徑小于或等于約13.3μm的顆粒，根據(jù)對(duì)比示例2的活性材料基于100體積％的活性材料具有約10體積％的直徑小于或等于約6.4μm的顆粒，根據(jù)對(duì)比示例3的活性材料基于100體積％的活性材料具有約10體積％的直徑小于或等于約7.0μm的顆粒。此外，如表1中所示，示例1的負(fù)極活性材料顯示出比參考示例1和對(duì)比示例1至3的負(fù)極活性材料的丸球密度高的丸球密度，并且可以制造成具有高活性質(zhì)量密度的負(fù)電極，例如，高能量密度電池。圖3示出基于體積基準(zhǔn)的根據(jù)示例1和對(duì)比示例1的各個(gè)活性材料的顆粒尺寸分布，圖4示出根據(jù)參考示例1以及對(duì)比示例2和3的各個(gè)活性材料的顆粒尺寸分布。如圖3中所示，根據(jù)示例1的活性材料在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中顯示出約25體積％的峰值的最大高度值，但根據(jù)對(duì)比示例1的活性材料顯示出約17體積％。如圖4中所示，根據(jù)參考示例1以及對(duì)比示例2和3的活性材料在基于體積基準(zhǔn)的顆粒尺寸分布中分別顯示出約42體積％、27體積％和17體積％的峰值的最大高度值。單元特性的測(cè)量將97.5wt％的根據(jù)示例1、參考示例1以及對(duì)比示例1至3的各個(gè)負(fù)極活性材料、1.0wt％的羧甲基纖維素和1.5wt％的丁苯橡膠混合在作為溶劑的水中，制備負(fù)極活性材料漿體。將負(fù)極活性材料漿體涂覆在8μm厚的Cu箔上并按壓以在Cu箔上形成活性質(zhì)量層，制造負(fù)電極。將負(fù)電極放真空室中在145℃下保持6小時(shí)以使?jié)駳庹舭l(fā)。測(cè)量負(fù)電極的負(fù)載水平(每單元面積的活性材料的量)和活性質(zhì)量密度，表2中提供了結(jié)果。表2負(fù)載水平(L/L，g/cm2)活性質(zhì)量密度(g/cc)對(duì)比示例16.71.6參考示例16.71.5示例16.71.7對(duì)比示例26.71.4對(duì)比示例36.71.6如表2中所示，通過分別使用根據(jù)示例1、參考示例1和對(duì)比示例1至3的負(fù)極活性材料制造的各個(gè)負(fù)電極具有相同的負(fù)載水平，但通過使用根據(jù)示例1的負(fù)極活性材料制造的負(fù)電極顯示出比通過使用根據(jù)參考示例1和對(duì)比示例1至3的負(fù)極活性材料制造的負(fù)電極的活性質(zhì)量密度高的活性質(zhì)量密度。如表2中所示，根據(jù)參考示例1和對(duì)比示例2的負(fù)電極顯示出1.5g/cc和1.4g/cc的低活性質(zhì)量密度，會(huì)不適合應(yīng)用于高能量密度電極，在下文中，不執(zhí)行半電池實(shí)驗(yàn)(half-cellexperiment)。當(dāng)使用硬質(zhì)碳的負(fù)極活性材料顯示出尖銳的顆粒分布時(shí)，具有非常低的活性質(zhì)量密度，這在制造高能量密度的電池中成為關(guān)鍵的缺點(diǎn)。根據(jù)示例1以及對(duì)比示例1和3的負(fù)電極與鋰金屬對(duì)電極和電解質(zhì)一起使用，以通用的工藝制造各個(gè)半電池。通過將碳酸亞乙酯和碳酸甲乙酯混合以得到非水有機(jī)溶劑(3:7的體積比)并將1.0MLiPF6溶解在其中來制備電解質(zhì)。制造的每個(gè)半電池被充電和放電0.1C，測(cè)量其充電和放電容量。表3中提供了得到的放電容量結(jié)果，測(cè)量了每個(gè)半電池的充電和放電效率(放電容量/充電容量％)，在表3中提供了結(jié)果。制造的半電池的充電特性通過如下獲得：以0.2CCC(恒定電流)和CV(恒定電壓)充電并以0.2C放電一次；以0.5CCC(恒定電流)充電并以0.2C放電一次；以1CCC(恒定電流)充電并以0.2C放電一次；以2CCC(恒定電流)充電并以0.2C放電一次。通過使CC(恒定電流)處于10mV并且CV(恒定電壓)15小時(shí)后截止來執(zhí)行充電，在截止條件為1.5V下執(zhí)行放電。表3中提供了在各個(gè)充放電率(C-rate)下的充電特性。以0.5CCC充電容量相對(duì)于0.2CCC-CV充電容量、1CCC充電容量相對(duì)于0.2CCC-CV充電容量以及2CCC充電容量相對(duì)于0.2CCC-CV充電容量的比率來得到充電特性。表3如表3中所示，盡管1.7g/cc的高活性質(zhì)量密度，但通過使用根據(jù)示例1的負(fù)極活性材料制造的電池單元顯示出優(yōu)異的容量和效率以及優(yōu)異的高速率充電和放電特性。具體地講，與對(duì)比示例1相比，示例1顯示出優(yōu)異的高速率充電特性。對(duì)比示例3顯示出優(yōu)異的活性質(zhì)量密度，但效率和高速率充電特性比如表2中示出的示例1和對(duì)比示例1低。通過總結(jié)和回顧的方式，對(duì)于可再充電鋰電池的正極活性材料來說，可以使用具有能夠嵌入鋰離子的結(jié)構(gòu)的鋰過渡金屬氧化物(諸如以LiCoO2、LiMn2O4和LiNi1-xCoxO2(0<x<1)為例)。對(duì)于負(fù)極活性材料，可以使用可以嵌入和脫嵌的諸如人造石墨、天然石墨和硬質(zhì)碳的各種碳基材料。為了得到高容量，可以使用硅基或錫基非碳基負(fù)極活性材料。一個(gè)實(shí)施例可以提供用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料能夠改善高速率充電并能夠提供高的能量密度、高的活性質(zhì)量密度。實(shí)施例可以提供包括負(fù)極活性材料的可再充電鋰電池。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料可以能夠改善高速率充電，并且可以提供用于具有高能量密度和高活性質(zhì)量密度的可再充電鋰電池的負(fù)電極。在這里已經(jīng)公開了示例實(shí)施例，雖然采用了特定的術(shù)語，但是僅以一般的和描述性的含義來使用和解釋它們，并非用于限制的目的。在某些情況下，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將清楚的是，自提交本申請(qǐng)之時(shí)起，結(jié)合具體實(shí)施例描述的特征、特性和/或元件可以單獨(dú)使用，或者可與結(jié)合其他實(shí)施例描述的特征、特性和/或元件組合起來使用，除非另外特別說明。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不脫離如由權(quán)利要求書闡述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出形式上和細(xì)節(jié)上的各種改變。當(dāng)前第1頁1 2 3