[發明專利]負極活性物質及各自包含該負極活性物質的負極和鋰電池

在審

• 申請號: 201410048485.1
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103996826A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 趙俞貞;樸相垠;李劭羅;李受京;都義松;申昌洙;金載明
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/13
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 康泉;王珍仙

相關申請的交叉引用

本申請要求于2013年2月15日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2013-0016598號的優先權和權益，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

以下說明涉及負極活性物質、包含所述負極活性物質的負極和包含所述負極的鋰電池。

背景技術

用在用于信息通信的便攜式電子裝置（例如個人數字助理（PDA）、移動電話和筆記本電腦）、電動自行車、電動汽車等中的鋰二次電池具有比現有的電池高約兩倍或更多倍的放電電壓，因此呈現高的能量密度。

鋰電池包括正極和負極，以及填充正極和負極之間空隙的有機電解質或聚合物電解質，正極和負極各自包含允許鋰離子嵌入和脫嵌的活性物質。當鋰離子嵌入正極和負極或從正極和負極脫嵌時，鋰電池通過發生的氧化還原反應產生電能。

已經研究允許鋰離子的嵌入和脫嵌的各種形態的碳質材料，例如人造石墨、天然石墨或硬碳，以及非碳質材料例如硅（Si）用作鋰二次電池的負極活性物質。

這樣的非碳質材料呈現非常高的容量密度，是石墨的容量密度的十倍或更多倍。然而，在鋰二次電池的充電和放電過程中非碳質材料的體積膨脹和收縮會劣化電池的容量保持率、充電/放電效率和電池壽命特性。

因此，需要開發具有改善的容量特性和改善的循環壽命特性的高性能負極活性物質。

發明內容

本發明的一個或多個實施方式的方面涉及能夠改善鋰電池的容量特性和循環壽命特性的負極活性物質。

本發明的一個或多個實施方式的方面涉及使用所述負極活性物質的負極。

本發明的一個或多個實施方式的方面涉及包含所述負極的鋰電池。

本發明的其它方面將在下面的說明中在某種程度上被闡述，并且在某種程度上通過說明而變得明顯，或者可以通過實施所呈現的實施方式來領會。

根據一個或多個實施方式，負極活性物質包含：復合核，所述復合核包含碳質基底和在所述碳質基底上的金屬或類金屬納米結構；和涂層，所述涂層包含形成在所述復合核的至少部分上的金屬氧化物涂層和非結晶的碳質涂層。

根據一個或多個實施方式，負極包含上面定義的負極活性物質.

根據一個或多個實施方式，鋰電池包含上面定義的負極。

附圖說明

由以下結合附圖的實施方式說明中，這些和/或其它方面將變得明顯且更容易理解，其中：

圖1為根據實施方式的鋰電池的結構的示意圖；

圖2為制備例1的復合核的場發射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）圖；

圖3A為對比例1的負極活性物質在煅燒前的掃描電子顯微鏡（SEM）圖；

圖3B為對比例1的負極活性物質在煅燒后的SEM圖；

圖4為對比例2的負極活性物質的橫截面的FE-SEM圖；

圖5為描述實施例7和8及對比例3和4的鋰電池的電池壽命特性的圖；

圖6為描述實施例7和8及對比例3的鋰電池的負極板所測量的體積膨脹率的結果的圖；

圖7為描述實施例9至12及對比例3和4的鋰電池的電池壽命特性的圖；和

圖8為描述實施例11及對比例3和4的鋰電池的高溫電池壽命特性的圖。

具體實施方式

現將更詳細地參考實施方式，其中的實施例在附圖中說明，其中，全文中相同的附圖標記代表相同的元件。就這一點而言，本發明可具有不同的形式，且不應被理解為限制為此處所做出的說明。因此，以下實施方式僅通過參照附圖說明，以解釋本說明的方面。如文中所使用的，術語“和/或”包括列舉的相關項目的一個或多個的任意組合和所有組合。如“至少一種”的表述，當處于一系列要素之前時，修飾的是全部系列的要素，而并非修飾系列中個別的要素。

根據實施方式，負極活性物質包含復合核和布置在所述復合核的至少部分上的涂層，其中，所述復合核包含碳質基底和布置在所述碳質基底上的金屬/類金屬納米結構，并且所述涂層包含金屬氧化物涂層和非結晶的碳質涂層。

所述負極活性物質可包含在復合核（該復合核包含碳質基底和布置在所述碳質基底上的金屬/類金屬納米結構）上的雙涂層，即包含金屬氧化物涂層和非結晶的碳質涂層，以防止復合核和電解質之間的副反應，控制復合核的膨脹率，并改善負極活性物質的導電性。因此，可改善使用所述負極活性物質的鋰電池的容量、初始效率和電池壽命特性。