[发明专利]负极活性材料,其制备方法和可再充电锂电池

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2008年4月29日向韩国知识产权局(KIPO)递交的韩国专利 申请10-2008-0039918的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于可再充电锂电池的负极活性材料以及包括该负极 活性材料的可再充电锂电池。

背景技术

可再充电电池已被积极地开发用于诸如摄像机、便携式电话和便携式计 算机等轻便的高功能便携式无线设备。可再充电电池的一些实例包括镍镉电 池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。因为可再充电锂电池可以被最小化 以具有高容量、高操作电压和每单位重量的高能量密度，所以可再充电锂电 池已广泛用于先进的电子设备领域。

发明内容

本发明的特定方面提供了与作为负极活性材料的商业化石墨相比具有 更高容量的负极活性材料。本发明的特定方面还提供了在充电和放电的循环 过程中改善的容量保持率。本发明的其它方面提供一种包括该负极活性材料 的可再充电锂电池。

根据本发明的一个方面，用于可再充电锂电池的负极活性材料包括设置 为吸收和释放锂的石墨芯。所述石墨芯包括从所述石墨芯的外表面延伸至所 述石墨芯内部的孔隙。所述孔隙容纳有金属纳米粒子和硬碳。

在一些实施方式中，所述石墨芯包括成团的片状石墨粉或块状石墨粉。 在一些实施方式中，所述石墨芯由成团的1～15μm的细石墨粉形成。在一 些实施方式中，所述石墨芯包括成团的片状石墨粉或块状石墨粉。在一些实 施方式中，所述孔隙通过使所述细石墨粉成团而形成。在一些实施方式中， 所述孔隙由发泡剂形成。在一些实施方式中，所述孔隙包括管状或板状。在 一些实施方式中，所述孔隙在所述石墨芯内部形成网状网络。在一些实施方 式中，所述孔隙的孔隙率为所述负极活性材料总体积的10～50％。在一些实 施方式中，所述金属纳米粒子包括选自由铝(Al)、锡(Sn)、铅(Pb)、 铟(In)、铋(Bi)、砷(As)、锑(Sb)和银(Ag)构成的组中的至少一 种材料。在一些实施方式中，所述金属纳米粒子的平均粒径低于600nm。在 一些实施方式中，以全部负极活性材料计，所述金属纳米粒子含量高于 5wt％。在一些实施方式中，所述硬碳被布置以使所述金属纳米粒子与所述 孔隙的内表面隔开。在一些实施方式中，所述金属纳米粒子被布置在所述孔 隙的内表面上。在一些实施方式中，所述负极活性材料进一步包括覆在所述 石墨芯外表面上的硬碳。在一些实施方式中，所述硬碳占所述负极活性材料 的10～15wt％。在一些实施方式中，所述石墨芯的外表面包括硬碳和金属纳 米粒子。在一些实施方式中，所述负极活性材料的平均粒径为5～40μm。

根据本发明的另一方面，一种可再充电锂电池包括：包含设置为吸收和 释放锂离子的正极活性材料的正极板；包含设置为吸收和释放锂离子的负极 活性材料的负极板；插入所述正极板和负极板之间的隔板；设置为传输所述 锂离子的电解液。在一些实施方式中，所述负极活性材料包括设置为吸收和 释放锂的石墨芯，所述石墨芯包括从所述石墨芯的外表面延伸至所述石墨芯 内部的孔隙，所述孔隙容纳有金属纳米粒子和硬碳。

根据本公开的另一方面，一种制造锂电池的负极活性材料的方法包括： 提供包括孔隙的石墨芯，通过毛细管作用将金属纳米粒子散布到所述孔隙 内，将硬碳散布到所述孔隙内，并用硬碳覆在所述石墨芯的外表面。

附图说明

根据一些描述的实施方式和附有图解的装置可以具有若干方面，没有任何 一个单一方面一定要独自担负装置的所需特性。从以下结合附图进行的“详细 描述”中，本发明的上述和其它方面、特征和优点将会更显而易见。在考虑此 讨论之后，将会理解本发明的特征是如何提供优点，此优点包括能够制造和使 用本发明。

图1为表示可再充电锂电池的示意性截面图；

图2为表示包括在可再充电锂电池内的负极板的透视图；

图3为图2所示区域“A”的放大图；

图4为表示图3所示的负极活性材料的放大的截面图；

图5a为表示根据本发明一个方面的负极活性材料的横断面图像的放大 的照片；

图5b为表示根据本发明一个方面的负极活性材料的表面图像的放大的 照片。

具体实施方式