[發明專利]用于可充電鋰電池的負活性物質及其制備方法

有效

• 申請號: 201080033604.6
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN102484252A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 李相益;全太玄;李應周;承度泳
• 申請（專利權）人: GS加特克斯公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/04;H01M10/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

技術領域

本發明是涉及一種電池，特別是涉及一種用于可充電鋰電池的負活性物質的制備方法及包含該物質的可充電鋰電池。

技術背景

隨手機或筆記本電腦等便攜式設備的發展，作為能源資源的可充電電池的需求也正在急速增加。最近作為混合動力汽車(HEV)、電動汽車(EV)的動力資源，可充電電池的使用被更現實化。據此，有關對應多種需求的可充電電池的許多研究也更進一步。特別是，對具有高能源密度、高放電電壓和輸出的可充電鋰電池的需求也越來越高。

由于電動汽車中使用的可充電鋰電池必須具備高能源密度和在短時間內可發揮高輸出的特性，同時根據電流可在短時間內反復充放電的條件下必須要能夠使用10年以上，因此必然需要具備比現有的小型可充電鋰電池更優秀的輸出特性和可長期使用的特性。

但是，將鋰金屬作為可充電電池的負極來使用時，會出現鋰金屬可逆性下降的問題。具體地說，通過充電，電解質中存在的鋰離子電沉積于負極的鋰金屬中后，該沉積的鋰離子中的一部分通過放電過程重新被溶解成電解質。即，通過充電過程電沉積的鋰中，由于只有一部分在放電過程中可被重新使用，所以為了避免容量減少，相對來說需要更多量的鋰。此外，充電時鋰以樹枝狀或針狀的表面構造電沉積于鋰金屬表面。其中，以樹枝狀分支的鋰沖破分離膜與陽極接觸可引起內部的短路。在這種情況下發生的短路可引發急劇反應造成電池爆炸。此外，由于鋰的樹枝狀分支隨電流密度越大越活躍，所以，在需要快速充電的電池中，具有不能使用鋰金屬的缺點。

發明內容

技術課題

本發明的一個實施例提供一種用于可實現高使用壽命和高輸出的可充電鋰電池的負活性物質的制備方法和包含該物質的可充電鋰電池。

技術方案

根據本發明的一個實施例的用于可充電鋰電池的負活性物質，該負活性物質作為由非晶質碳素材料形成的物質，振實密度為0.7至1.5g/cm3，且休止角為15至55度，用于改善可充電鋰電池的輸出。

根據本發明的一個實施例的可充電鋰電池，其包括負極和正極；以及位于所述負極和正極之間的電解質，其中，所述負極包含所述負活性物質。

根據本發明的一個實施例的用于可充電鋰電池的負活性物質，其包括非晶質碳素粉末，所述非晶質碳素粉末通過將石油焦炭、煤焦炭、煤炭瀝青、石油瀝青、中間相瀝青、中間相炭微球、和氯乙烯樹脂在500℃至2500℃中碳化來獲得。

根據本發明的一個實施例的用于可充電鋰電池的負活性物質的制備方法，包括以下步驟：將原料前體粉碎成粉末形態，其中所述原料前體是從由石油焦炭、煤焦炭、煤炭瀝青、石油瀝青、中間相瀝青、中間相炭微球、和氯乙烯樹脂形成的群中選擇的至少一種；以及將粉碎的所述原料前體在500℃至2500℃中加熱。

技術效果

根據本發明的實施例，由于負活性物質的振實密度較高，電極密度被提高，因此可增大可充電鋰電池的容量。此外，由于負活性物質的休止角較小，可充電鋰電池的輸出被改善，因此可抑制使用壽命下降。

具體實施方式

用于實施的最優選形式

以下，對根據本發明的一個實施例的用于可充電鋰電池的負活性物質的制備方法和包含該物質的可充電鋰電池進行詳細地說明。

根據本發明的一個實施例的用于可充電鋰電池的負活性物質由非晶質碳素材料所形成。所述非晶質碳素材料可制成具優秀的高速充電特性和周期(cycle)特性的可充電鋰電池。

所述非晶質碳素材料可使用軟碳材料(soft?carbon)和硬碳材料(hardcarbon)中的任何一種，但優選是，使用軟碳材料。

所述軟碳材料是原料前體的石墨化過程中存在的碳素材料，其中一部分為規則性排列的六方晶(六面體構造排列)。所述軟碳材料可通過以下方法來獲得：將所述原料前體在空氣或惰性氣體氛圍下，以及在預設的溫度條件下進行熱處理，從而將所述原料前體的一部分石墨化。在該過程中，根據需要可進行粉碎和/或碎解的過程。例如，所述負活性物質可通過以下步驟被制備：將原料前體粉碎成粉末狀；以及將粉碎的原料前體在500℃至2500℃中加熱。