[发明专利]负极活性材料及其制备方法、负电极及锂电池

说明书

本申请要求于2011年11月8日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0115915号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

一个或多个实施例涉及负极活性材料、制备该负极活性材料的方法、包括该负极活性材料的电极以及锂电池。

背景技术

便携式电子装置、通信装置等的发展已使对具有高能量密度的锂电池的需求增加。

使用诸如钒、硅、铋、锆等的金属的氧化物作为锂电池的负极活性材料。

如果使用氧化硅作为负极活性材料，则形成的电极的容量高。然而，电极的寿命特性和导电特性可能不会令人满意。

因此，已尝试在氧化硅的表面上形成碳包覆层的方法。然而，通过使用这些方法形成的负极活性材料的导电特性和寿命特性不令人满意。

发明内容

一个或多个实施例包括具有优异的容量和寿命特性的负极活性材料。

一个或多个实施例包括制备该负极活性材料的方法。

一个或多个实施例包括负电极，该负电极包括该负极活性材料。

一个或多个实施例包括锂电池，该锂电池包括该负电极。

附加方面将在下面的描述中部分地阐述，部分地通过该描述将是明显的，或者可以通过给出的实施例的实践而获知。

根据一个或多个实施例，负极活性材料包括：复合物，包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳化硅和碳，硅颗粒分散在基质中；以及碳包覆膜，形成在复合物的表面上，其中，在X射线衍射图谱中，SiC峰与Si峰的强度比为1或更大。

根据一个或多个实施例，提供了一种制备负极活性材料的方法，该负极活性材料包括：复合物，包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳化硅和碳，硅颗粒分散在基质中；以及碳包覆膜，形成在复合物的表面上，其中，在X射线衍射图谱中，SiC峰与Si峰的强度比为1或更大，该方法包括：将硅颗粒和氧化硅提供至碳棒以制备用于电弧放电的负电极；以及使该负电极和用于电弧放电的正电极电弧放电。

根据一个或多个实施例，提供了一种包括该负极活性材料的负电极。

根据一个或多个实施例，提供了一种锂电池，该锂电池包括负电极，该负电极包括该负极活性材料。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，这些和/或其他方面将变得明显和更容易理解，在附图中：

图1是根据实施例的负极活性材料的示意图；

图2A是根据实施例的碳棒的侧剖视图；

图2B是根据实施例的碳棒的顶视图；

图3是根据实施例的放电装置的示意图；

图4是根据实施例的锂电池的示意图；

图5示出了根据示例1-4制备的负极活性材料的X射线衍射分析图谱；

图6A和图6B示出了根据示例1-4制备的负极活性材料的X射线荧光分析图谱；

图7A和图7B示出了根据示例1和示例4制备的负极活性材料的扫描电子显微镜照片；

图8是根据示例4制备的负极活性材料的能量色散光谱仪(EDS)分析图；

图9示出了根据制造示例1-4制造的锂电池的充电和放电测试结果；以及

图10示出了在对锂电池充电和放电50次之后包括在根据制造示例1制造的锂电池中的负极活性材料的X射线衍射分析图谱。

具体实施方式

现在将参照实施例，实施例的示例在附图中被示出，其中，同样的标记始终代表同样的元件。在这点上，给出的实施例可以具有不同的形式，并且不应该被解释为局限于这里阐述的描述。因此，下面通过参照附图仅描述了实施例来解释本描述的多个方面。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意和全部组合。

在下文中，将详细地描述负极活性材料、制备该负极活性材料的方法和包括该负极活性材料的电极以及包括该电极的锂电池的实施例。

根据实施例的负极活性材料包括复合物和形成在复合物的表面上的碳包覆膜，其中，复合物包括：基质，包括氧化硅、碳化硅和碳；以及硅颗粒，分散在基质中。

图1是根据实施例的负极活性材料10的示意图，参照图1，现在将详细地描述根据实施例的负极活性材料。

负极活性材料10可以包括：复合物，包括例如SiO_xC_y(其中，x为0.1至1.2，y为0.01至0.2)的基质11和分散在基质11中的硅颗粒12，基质11包括碳化硅、氧化硅和碳；以及碳包覆膜13，形成在复合物的基质11的表面上。