[發明專利]用于鋰二次電池的負極材料及其制造方法

在審

• 申請號: 202010777436.7
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN112993237A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 吳承旼;金益圭;呂悅梅;樸相睦;李尹圣;金南亨;李智殷;金東俊;明承澤;崔智雄
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社;世宗大學校產學協力團
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/62;H01M4/04;H01M10/052;H01M10/058;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉

本發明公開了一種用于鋰二次電池的負極材料及其制造方法。例如，通過僅使用單一負極材料，鋰二次電池可以具有高能量密度。特別地，用于鋰二次電池的負極材料包括Li?[Mn?Ti]?Al?O基負極活性材料；以及碳納米管(CNT)，其以酸處理狀態附著于負極活性材料的表面從而形成復合物。

技術領域

本發明涉及用于鋰二次電池的負極材料及其制造方法。特別地，可以通過僅使用單一負極材料來制造具有高能量密度的鋰二次電池。

背景技術

二次電池已被用作大容量動力存儲電池(例如電動汽車或電池動力存儲系統)以及便攜式電子設備(例如移動電話，便攜式攝像機和筆記本電腦)的小型高性能能源。因此，用于減小二次電池的尺寸或重量并且實現高容量或低功耗的研究一直在進行，這對于便攜式電子設備尤其有用。

特別地，作為代表性二次電池的鋰二次電池比鎳錳電池或鎳鎘電池具有更高的能量密度，更大的單位面積容量，更低的自放電率以及更長的壽命。另外，鋰二次電池由于沒有記憶效應，因此具有使用方便，壽命長的特征。

當由能使鋰離子嵌入或脫嵌的活性材料制成的負極和正極之間充入電解質的狀態下，當鋰離子嵌入負極和正極以及從負極和正極脫嵌時，鋰二次電池通過氧化和還原反應產生電能。

這種鋰二次電池由負極材料、電解質、隔膜、正極材料等構成，并且為了確保電池的長壽命和可靠性，穩定地保持各成分之間的界面反應非常重要。

為了改善上述鋰二次電池的性能，持續地進行研究以改善負極材料。特別地，已經進行了許多研究來開發高性能和高安全性的鋰二次電池，但是近年來，由于鋰二次電池的頻繁爆炸事故，安全問題被不斷地提出。

因此，本申請人通過在使用富鋰基材料的情況下通過在2V至4.2V的電壓范圍內實現例如250mAh/g以上的高容量來實現高能量密度的鋰二次電池，從而完成了本發明。

上述背景技術中解釋的內容僅旨在幫助理解本發明的背景，并且不旨在表示本發明落入本領域技術人員已知的相關技術的范圍內。

發明內容

在優選的方面，尤其提供了用于鋰二次電池的負極材料及其制造方法。僅通過將酸處理的碳納米管(CNT)和單一負極材料簡單地形成復合物，由此制備的鋰二次電池就可以具有高能量密度。

在一個方面，提供了一種用于鋰二次電池的負極復合材料，該負極復合材料可以包括Li-[Mn-Ti]-Al-O基負極活性材料；以及碳納米管(CNT)，其存在于負極活性材料上或與之結合。例如，碳納米管(CNT)適當地存在于負極活性材料的表面上，例如，碳納米管(CNT)可以通過共價鍵或非共價鍵固定于負極活性材料。在特定方面，可以適當地用酸處理碳納米管，使得酸處理的碳納米管可以附著于Li-[Mn-Ti]-Al-O基負極活性材料的表面。

Li-[Mn-Ti]-Al-O基負極活性材料可以適當地包括Li_1.25[Mn_0.45Ti_0.35]_0.975Al_0.025O₂。

負極復合材料可以包含相對于負極復合材料的總重量的約1至5重量％的碳納米管。

碳納米管可以具有約50μm至100μm的長度和約20nm至30nm的直徑。

在另一方面，提供了一種用于鋰二次電池的負極復合材料的制造方法，該方法可以包括制備Li-[Mn-Ti]-Al-O基負極活性材料；通過在酸性溶液中浸入并攪拌碳納米管(CNT)來對碳納米管(CNT)進行處理；通過將所制備的Li-[Mn-Ti]-Al-O基負極活性材料與經處理的碳納米管結合來形成負極復合材料。