[發明專利]負極活性材料、其制備方法及含其的鋰二次電池

有效

• 申請號: 201210096222.9
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102738452A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 李琮熙;劉容美;鄭佐永;金載明
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

技術領域

一個或多個實施方式涉及負極活性材料、其制備方法、以及包括所述負極活性材料的鋰二次電池。

背景技術

移動設備的近來的技術發展以及日益增長的需求已經導致對作為能源的二次電池的高要求。在二次電池中，可商購得到并且廣泛使用具有高能量密度和高電壓的鋰二次電池。

通常，鋰二次電池通過如下制備：由嵌入或脫嵌鋰離子的材料形成正極和負極，和在所述正極和所述負極之間填充有機電解質溶液或者聚合物電解質。

鋰二次電池通過當嵌入和脫嵌鋰離子時發生的氧化反應和還原反應產生電能。

作為鋰二次電池的負極活性材料，使用石墨、高容量的基于硅的過渡金屬氧化物、基于錫的過渡金屬氧化物等。

從這些材料中，近來，Li₄Ti₅O₁₂材料作為鋰二次電池的負極活性材料已經引起了相當多的關注。由于雖然鋰二次電池反復充電和放電，但是Li₄Ti₅O₁₂材料未在結構上變化，并且Li離子的可逆嵌入和脫嵌平穩地進行，因此Li₄Ti₅O₁₂材料是對于開發大尺寸儲能設備非常有用的負極活性材料之一。

發明內容

一個或多個實施方式包括具有改善的高倍率放電特性的負極活性材料。

一個或多個實施方式包括制備所述負極活性材料的方法。

一個或多個實施方式包括鋰二次電池，其包括所述負極活性材料并且具有改善的高倍率放電特性。

根據一個或多個實施方式，負極活性材料包括鈦酸鋰，其中所述鈦酸鋰的一部分鋰被選自鍶(Sr)、鋇(Ba)、其混合物和其合金的至少一種取代。

根據一個或多個實施方式，制備負極活性材料的方法包括：通過將鋰化合物、鈦(Ti)前體和堿土金屬化合物混合而形成混合物；和對所述混合物進行熱處理。

根據一個或多個實施方式，鋰二次電池包括：正極；包括所述負極活性材料的負極；和介于所述正極和所述負極之間的電解質溶液。

如上所述，根據以上實施方式的一個或多個，負極活性材料包括鈦酸鋰，其中所述鈦酸鋰的一部分鋰被選自鍶(Sr)、鋇(Ba)、其混合物和其合金的至少一種取代，并且因此可改善包括所述負極活性材料的鋰二次電池的電導率和高倍率放電特性。

附圖說明

圖1為根據實施方式的鋰二次電池的分解透視圖；

圖2為顯示實施例1、2和對比例1中制備的負極活性材料的X射線衍射分析結果的圖；和

圖3為顯示分別在實施例3、4和對比例2中制備的鋰二次電池的容量保持率的圖。

具體實施方式

下文中，將詳細描述負極活性材料、制備所述負極活性材料的方法和包括所述負極活性材料的鋰二次電池。然而這些僅是實例，并且因此實施方式不限于此，和實施方式的精神及范圍在權利要求以及其等價物中限定。

根據一個實施方式，負極活性材料可包括鈦酸鋰，其中所述鈦酸鋰的一部分鋰可被選自鍶(Sr)、鋇(Ba)、其混合物和其合金的至少一種取代。

所述負極活性材料的一些鋰位置被Sr、Ba、其混合物和其合金取代，其具有其它金屬原子如Mg和Fe的約1/10的熱導率，并且因此包括所述負極活性材料的鋰二次電池可具有較低的爆炸危險和改善的電導率，由此具有改善的高倍率放電特性。

所述鈦酸鋰可由下式1表示。

式1

Li_4-xM_xTi₅O₁₂，

其中0＜x＜0.6且M可為選自Sr、Ba、其混合物和其合金的至少一種。

在式1中，x可為0＜x＜0.6例如0＜x＜0.5，并且在另一實例中，0＜x＜0.12。

所述負極活性材料可為具有擁有尖晶石形狀的穩定結構的鈦酸鋰。如果使用鈦酸鋰作為負極活性材料，則可獲得電勢曲線的平坦性、優異的充電/放電循環和功率特性以及耐久性。

此外，即使所述鈦酸鋰包括少量M，如上述x的范圍，包括鈦酸鋰的鋰二次電池也可具有改善的高倍率放電特性。

在通過使用具有CuK-α特性的X射線獲得的X射線衍射圖案中，所述鈦酸鋰可具有(111)面的峰的約0.07°～約0.09°的半峰寬。

所述X射線衍射圖案可通過使用具有CuK-α特性的具有波長的X射線的X射線衍射分析獲得。