[发明专利]用于锂蓄电池的壳核型阳极活性材料及其制备方法以及包含所述材料的锂蓄电池

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种用于锂蓄电池的壳核型阳极活性材料，用于制备所述材料的方法和包含所述材料的锂蓄电池。具体说来，本发明涉及用于锂蓄电池的壳核型阳极活性材料，该阳极活性材料具有改善的电学特性和安全性，本发明还涉及制备所述材料的方法，以及包括所述材料的锂蓄电池。

【背景技术】

锂蓄电池具有广泛应用。小尺寸锂蓄电池用作驱动便携式电子通讯设备的电源，例如用作便携式摄像机、移动电话或者笔记本电脑，特别是高性能便携式设备的电源，并且现在变成了主要电源。近来，高输出特性的中等尺寸和大尺寸锂蓄电池被发展用于混合型电车(HEV)或者电车(EV)。在日本、欧洲、美国和以外的国家和地区，不间断电源、发动机、舰船、人造卫星或者军事无线电报设备和武器系统的各种工业应用领域中，中等和大尺寸锂蓄电池的研究和发展正向着环境友好电源的方向发展。

目前，高结晶碳诸如天然石墨和人造石墨或者低结晶碳诸如非石墨化碳和石墨化碳被用作用锂蓄电池的阳极活性材料。

天然石墨具有价格低廉，在负电压下平滑的放电曲线和优良的初始放电容量的优点。但是，在充电和放电循环被重复的同时充电/放电效率和充电/放电容量显著降低。

中间相石墨具有球形粒子形状，并具有高密度填充，以提高每单位体积电池的能量密度。并且，中间相石墨在铸造极性板方面具有优越性。但是，中间相石墨具有低可逆电容的缺点。

非石墨化碳具有极佳的安全性和大容量的优点。但是，当与石墨碳比较时，非石墨化碳具有更小的粒子尺寸和孔径，导致更低的密度，并且当非石墨化碳被研磨时，其粒子形状和尺寸变得不规则。因此，非石墨化碳具有低填充密度，导致其商业价值较低。

近年来，为了满足对于安全和高容量的需要，锂钛氧化物受到广泛关注。锂钛氧化物被评估为一种能够提高安全性的材料并且是一种有用的具有尖晶石型稳定结构的阳极活性材料。作为阳极活性材料用途的锂钛氧化物具有极好的耐用性、平滑的电压-放电曲线、改善的电力和高速放电特性。但是，如果单独使用锂钛氧化物，由于其低平均电压而电池特性被降低。

因此，提出了各种方法来解决常规阳极活性材料的问题。但是，还没有发现在锂蓄电池的电学特性和安全性两方面都被评估为良好的阳极活性材料。

例如，公开号10-2004-0096279的韩国待审专利公开了通过以金属(或者非金属)掺杂石墨来制备具有延长的使用寿命和高速放电特性的阳极活性材料的方法。

韩国专利号10-0669335公开了一种在阳极集流器上形成热硬化树脂层的锂蓄电池的阳极。在阳极集流器处存在的金属离子扩散到热硬化树脂层中建立浓度梯度。增大阳极集流器与热硬化树脂之间的接合面的表面粗糙度以增加二者之间的粘附强度，从而延长电池的使用寿命和提高安全性。

公开号10-2008-0010944的韩国待审专利公开了用于锂蓄电池的阳极，包括阳极活性材料和钛氧化物以及阳极活性材料表面上的苯乙烯-丁二烯(SBR)橡胶。使用的钛氧化物增加了碳的表面阻抗以防止电池电力下降。当苯乙烯-丁二烯橡胶与钛氧化物一起使用时，由于其本身的良好的热安全性以及粘附强度增进了了高温下的储存性。

韩国专利号10-0861793公开了一种阳极活性材料，其中使用高导电性的TiO₂对石墨进行表面处理以提高锂蓄电池的高速放电特性。

但是，在上述现有技术中建议的技术，在保持锂蓄电池的电学特性的同时改善安全性方面参在不足。

公开号10-241665日本待审专利公开了一种将活性材料、导电材料、粘接剂以及正温度系数热敏电阻加入到电极浆液中制造的电极，从而提高了锂蓄电池的安全性。

公开号2002-279996日本待审专利公开了一种通过将钛酸和锆酸钡薄薄地涂覆在阴极混合层、阳极混合层和隔离物中的任何一个上或者通过将钛酸和锆酸钡加入到非水电解质中制造的非水蓄电池，从而提高了锂蓄电池的高速放电特性。

但是，上述两种现有技术公开了通过简单混合或者加入电极材料制造电极的技术，因此其不适于代表现有技术涉及的阳极活性材料。并且，这些技术在一定程度提高电池的安全性，但是可能降低电池的电学特性，因此不认为这些现有技术具有充分的效果。

因此，迫切需要用于锂蓄电池的在显示极好的安全性的同时保持极好的电学特性的阳极活性材料，以及制备具有高重复性和高产率的阳极活性材料的方法。

【发明内容】

【技术问题】