[发明专利]充电锂电池用负极活性材料、其电极、电池和该材料的制备法

说明书

本申请基于2000年9月28日在日本工业产权局申请的平11-275381申请，此处结合引用该申请的内容。

发明背景

本发明涉及可再充电锂电池用负极活性材料、可再充电锂电池用电极、可再充电锂电池和制备可再充电锂电池用负极活性材料的方法，更具体地，本发明涉及包含颗粒聚结物(particle-agglomerated product)的可再充电锂电池用负极活性材料。

小型、轻量的和高性能的电子器件的发展激发了对高容量充电电池的需求。

众所周知，理论容量为372mAh/g的石墨比其他负极活性材料具有更高的容量。为了增加可再充电锂电池的容量，已经开始研究比石墨容量更高的新型负极活性材料。这种研究在于发展不同于石墨的新型材料，或包含石墨芯的混合材料。

锡化合物通常被考虑作为替代石墨的负极活性材料。锡化合物中的锡可与锂形成比石墨放电容量更高的合金是公知的。

然而与石墨比较，锡化合物的初始充电和放电效率较低、放电曲线平直度差和充电和放电循环特性差。这些缺点使得在可再充电锂电池中很难使用锡化合物作为负极活性材料，但使用锡化合物的尝试还在继续，因为它们具有比石墨更大的充电和放电容量的不可忽视的优点。人们期望当锡化合物与石墨混合时可得到奇妙的负极活性材料。

最近，已经提出一种石墨与锡化合物混合的负极活性材料。该负极活性材料可致密地涂覆在电极上，因为石墨具有片状结构，使得到的电极对电解质的可润湿性低，这样充电和放电反应就由于石墨而不易于进行。

发明概要

本发明的目的是提供一种具有高充放电容量、高充放电效率、良好的放电曲线平直度、良好的充放电循环特性和高堆积密度的可再充电锂电池用负极活性材料。

本发明的另一个目的是提供一种制备可再充电锂电池用负极活性材料的方法。

本发明的另一个目的是提供一种使用该负极活性材料的电极。

本发明的另一个目的是提供一种使用该负极活性材料的可再充电锂电池。

这些和其他目的可通过包含颗粒聚结物的可再充电锂电池用负极活性材料而实现。颗粒聚结物包括可嵌入其中或从中脱出锂的含碳材料，和能与锂形成合金的无定形金属化合物。

本发明提供了包含负极活性材料的可再充电锂电池用负电极和包含负极活性材料的可再充电锂电池。

本发明还提供了制备可再充电锂电池用负极活性材料的方法。在该方法中，加入脂肪酸金属盐，并与含碳材料聚结，以制备聚结前体，然后将聚结前体进行热处理，使脂肪酸金属盐转化为无定形金属化合物，并制备颗粒聚结物。

附图描述

对本发明以及其伴随的许多优点更完整的理解，将随着参照下列结合附图进行的详细描述而变得更清楚，其中：

图1表示本发明一个实施方案的可再充电锂电池的剖面图；

图2表示实施例1的负极活性材料的X-衍射分析结果曲线图；

图3表示实施例2的负极活性材料的X-衍射分析结果曲线图；

图4是实施例3的负极活性材料的电子显微镜照片；

图5是图4的放大照片；

图6分别表示用于实施例1和比较例1的测试电池在第一循环的充电和放电结果的曲线图；

图7分别表示用于实施例2的测试电池在第一循环的充电和放电结果的曲线图；

图8分别表示用于比较例3的测试电池在第一循环的充电和放电结果的曲线图。

发明详述

本发明提供了包含颗粒聚结物的负极活性材料。该颗粒聚结物包括可嵌入其中或从中脱出锂的含碳材料，和能与锂形成合金的无定形金属化合物。

优选的是无定形金属化合物部分涂覆在颗粒聚结物上。

另外，优选的是无定形金属化合物包含在颗粒聚结物中。

颗粒聚结物的平均直径优选为6～40μm。

理想的是颗粒聚结物包括粘合剂。

本发明可再充电锂电池用负极活性材料包括能与锂形成合金的金属。该金属是选自Sn、Ag、Fe、Pd、Pb、Al、Si、In、Ni、Cu、Co、Zn和Cd中的一种或两种以上金属。