[發明專利]可再充電鋰電池的負極活性材料及其制備方法以及包括它的可再充電鋰電池

有效

• 申請號: 200980140356.2
• 申請日: 2009-10-09
• 公開（公告）號: CN102187498A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 李圣滿;安炳勛
• 申請（專利權）人: 江原大學校產學協力團
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/1393;H01M10/052
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 陳萬青;王珍仙

技術領域

本發明涉及一種用于可再充電鋰電池的負極活性材料及其制備方法，以及包括它的可再充電鋰電池。

背景技術

通常，作為用于可再充電鋰電池的負極活性材料使用碳材料。碳材料分為結晶碳與無定形碳，所述結晶碳分為天然石墨與人造石墨。其中，天然石墨由于成本低、電壓平坦性優異、充放電容量高，最近作為負極活性材料得到了廣泛的應用。

據報道，用于可再充電鋰電池的負極活性材料的電化學性能受負極活性材料粒子形狀的影響較大。通常，球狀石墨由于其材料各向異性特性較低，有利于維持電壓及電流分布的均勻度。

在可再充電鋰電池的充放電過程中，石墨類碳材料負極活性材料中產生鋰離子插入(intercalation)石墨層之間或從石墨層中脫插(deintercalation)的反應。因此，鋰離子在石墨粒子內的擴散速度決定高倍率充放電性能。即，石墨粒子的尺寸越小，越能提高高倍率充放電性能，因此要求采用尺寸小的石墨粒子以作為負極活性材料。

發明內容

本發明的一個實施方案的目的在于，提供一種高倍率充放電性能優異的用于可再充電鋰電池的負極活性材料。

本發明的另一個實施方案的目的在于，提供一種所述用于可再充電鋰電池的負極活性材料的制備方法。

本發明的又一個實施方案的目的在于，提供一種包含所述用于可再充電鋰電池的負極活性材料的負極。

本發明的再一個實施方案的目的在于，提供一種包含所述用于可再充電鋰電池的負極活性材料的可再充電鋰電池。

本發明的一個實施方案提供一種用于可再充電鋰電池的負極活性材料，其包含復合粒子，所述復合粒子由無定形或準晶體碳基體；及平均粒徑為0.2～3μm、且分散于所述基體中的結晶石墨粉粒子形成，所述復合粒子的平均粒徑為4～40μm。

所述結晶石墨粉粒子可通過分離或粉碎結晶石墨來制備，具體地可通過分離或粉碎土狀石墨來制備。

所述負極活性材料還可在所述復合粒子的表面上包含由無定形或準晶體碳構成的涂層，所述涂層的厚度可以是0.01～5μm。

在所述結晶石墨粉粒子的拉曼光譜中，在1360cm^-1處的峰值強度(I₁₃₆₀)相對于1580cm^-1處的峰值強度(I₁₅₈₀)之比(I₁₃₆₀/I₁₅₈₀)可以是0.1～0.5，具體地可以是0.1～0.3。

所述無定形或準晶體碳可由無定形或準晶體碳前驅體形成，所述無定形或準晶體碳前驅體選自蔗糖(sucrose)、酚醛樹脂(phenolic?resin)、萘樹脂(naphthalene?resin)、聚乙烯醇樹脂(polyvinyl?alcohol?resin)、糠醇(furfuryl?alcohol)樹脂、聚丙烯腈樹脂(polyacrylonitrile?resin)、聚酰胺樹脂(polyamide?resin)、呋喃樹脂(furan?resin)、纖維素樹脂(cellulose?resin)、苯乙烯樹脂(styrene?resin)、聚酰亞胺樹脂(polyimide?resin)、環氧樹脂(epoxy?resin)或聚氯乙烯樹脂(vinyl?chloride?resin)的硬碳(hard?carbon)原料；以及煤瀝青、石油瀝青、聚氯乙烯(polyvinyl?chloride)、中間相瀝青(mesophase?pitch)、焦油或低分子量重油的軟碳(soft?carbon)原料。

所述復合粒子中，所述無定形或準晶體碳與所述結晶石墨粉粒子的質量比可以是0.5∶9.5～4∶6。

本發明的另一個實施方案提供一種用于可再充電鋰電池的負極活性材料的制備方法，包括以下步驟：分離或粉碎結晶石墨，以制備平均粒徑為0.2～3μm的結晶石墨粉粒子；混合所述結晶石墨粉粒子和無定形或準晶體碳前驅體，以制備混合物；使所述混合物粒子化，以制備平均粒徑為4～40μm的復合粒子；及對所述復合粒子進行熱處理，以使所述無定形或準晶體碳前驅體碳化。

本發明的又一個實施方案提供一種用于可再充電鋰電池的負極活性材料的制備方法，包括以下步驟：分離或粉碎土狀石墨，以制備平均粒徑為0.2～3μm的結晶石墨粉粒子；混合所述結晶石墨粉粒子和無定形或準晶體碳前驅體，以制備混合物；使所述混合物粒子化，以制備平均粒徑為4～40μm的復合粒子；及對所述復合粒子進行熱處理，以使所述無定形或準晶體碳前驅體碳化。