[发明专利]锂二次电池的阳极活性材料及含有该材料的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锂二次电池的阳极活性材料以及一种含有该阳极活性材料的锂二次电池，更具体地涉及一种能够提高电池的充电/放电效率和循环性能的用于锂二次电池的阳极活性材料，以及一种包含该阳极活性材料的锂二次电池。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年4月27日在韩国提交的申请号为10-2009-0036349韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用组合在本申请中。

背景技术

近来，随着使用电池的电子器件(例如移动电话、笔记本计算机、电动车辆等)的快速普及，对于小型的、质轻且容量更高的二次电池的需求日益增加。特别地，锂二次电池质轻且能量密度较高，因此被广泛用作便携式电子器件的电源。因此，正积极对其进行研发以提高锂二次电池的性能。

锂二次电池包括分别含有能够嵌入和脱出锂离子的活性材料的阳极和阴极以及填充在两者之间的有机电解质溶液或聚合物电解质溶液。锂二次电池通过氧化和还原反应在锂离子于阳极和阴极嵌入和脱出过程中产生电能。

锂二次电池主要使用过渡金属化合物，例如锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂镍氧化物(LiNiO₂)、锂锰氧化物(LiMnO₂)等作为阴极活性材料。

而且，锂二次电池使用高柔软性的结晶度碳材料作为阳极活性物质，所述碳材料例如是天然石墨或人造石墨、或者通过在1000℃至1500℃的低温下对烃或聚合物进行碳化而获得的伪石墨结构(pseudo-graphite structure)或乱层结构(turbostratic structure)的低结晶度的碳材料。

如果例如石墨的结晶性碳材料用作阳极活性物质，电解质溶液的组分在石墨的表面分解并且在石墨的表面上形成LiF(氟化锂)膜。所述膜使得电池电量的充电/放电效率下降，并且增加了阻抗并减小了充电率(C-rate)性能。

为了解决这些问题，公开号为2006-0074808的韩国专利文献公开了一种含有硅的阳极活性物质。在这种现有技术中，硅占阳极活性物质的30至70质量％。这种硅的高含量通常使得在硅中发生阳极反应。因此，现有技术的阳极活性物质的不利之处在于，其充电/放电效率比碳材料更加快速地下降。

在这种情况下，仍然需要能够克服传统碳材料缺陷的创造性的阳极活性物质。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于，提供一种能够防止形成LiF从而确保电池性能优异的创造性的阳极活性物质。

而且，本发明的另一目的在于，提供一种使用所述阳极活性物质制备的、用于锂二次电池的阳极和一种包含所述阳极的锂二次电池。

为了实现上述目的，根据本发明的用于锂二次电池的阳极活性物质包含基于碳的阳极活性物质；和Li₂SiF₆。

在根据本发明的阳极活性物质中，Li₂SiF₆的含量是基于碳的阳极活性物质的重量(100重量份)的0.1至10重量份。然而，本发明不限于此。

在根据本发明的阳极活性物质中，基于碳的阳极活性物质可以包含碳芯材料和通过部分或完全包覆碳芯材料的边缘而形成的碳化物层。碳芯材料可以是高结晶度的球状天然石墨。可选地，碳芯材料可以是由如下组成的组中的任何一种：卵形、鳞状、须状或波状的天然石墨，人造石墨，中间相碳微球，中间相沥青微粉，各向同性沥青微粉，树脂煤，以及具有伪石墨结构或乱层结构的低结晶度碳微粉，或它们的混合物。然而，本发明不限于此。碳化物层可以是低结晶度碳化物层，其通过用衍生自煤或石油的沥青或焦油或它们的混合物包覆碳芯材料并对包覆层进行碳化而形成。

可选地，在根据本发明的阳极活性物质中，基于碳的阳极活性物质可以是人造石墨。

一种根据本发明的用于锂二次电池的阳极活性物质的制备方法包含将基于碳的阳极活性物质与Li₂SiF₆混合；以及在惰性气氛中烧结(sinter)所述混合物。

根据本发明的阳极活性物质可以用在用于锂二次电池的阳极中，也可以用在锂二次电池中。

本发明的技术效果

根据本发明的用于锂二次电池的阳极活性物质包含基于碳的活性材料和Li₂SiF₆。因此，本发明使阳极活性物质具有稳定的表面和结构，由此防止会导致不可逆容量的有机电解质溶液的分解反应。而且，本发明减小了在充电/放电通过电解质的氧化而形成的酸的影响，由此提高了电池的效率和循环性能。

具体实施方式