[发明专利]复合负极活性材料、各自包括其的负极和锂电池、其制法

说明书

提供复合负极活性材料、包括所述复合负极活性材料的负极、包括所述负极的锂电池和制备所述复合负极活性材料的方法。所述复合负极活性材料包括：包括中空碳纤维的壳；和设置在所述中空碳纤维的空洞中的核，其中所述核包括第一金属纳米结构体和导电剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年9月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0105948的权益，其发明构思通过参考引入本文中。

技术领域

本发明构思涉及复合负极活性材料、包括所述复合负极活性材料的负极、包括所述负极的锂电池和制备所述复合负极活性材料的方法。

背景技术

碳质材料例如石墨是用于锂电池的负极活性材料的代表性实例。石墨具有良好的容量保持特性和高电势特性，并因为在锂的嵌入或脱嵌期间没有体积变化而确保电池的高稳定性。石墨具有约372mAh/g的理论电容量和高的不可逆容量。

另外，可与锂形成合金的金属或半金属可用作用于锂电池的负极活性材料。可与锂形成合金的金属或半金属的实例为硅(Si)、锡(Sn)、铝(Al)等。这些可与锂形成合金的金属具有非常高的电容量。例如，这些金属可具有为石墨的电容量的10倍高的电容量。这样的金属在充电/放电期间经历体积膨胀或收缩，由此导致在电极内的活性材料电绝缘。另外，由于活性材料的比表面积的增加，电解质的分解反应变得严重。

因此，存在对于这样的复合负极活性材料的需求，所述复合负极活性材料具有如能与锂合金化的金属那样高的电容量并且能够吸收来自金属的体积膨胀的应力以防止所述复合负极活性材料的恶化。

发明内容

提供具有改善的容量和改善的寿命特性的复合负极活性材料。

提供包括所述复合负极活性材料的负极。

提供采用所述负极的锂电池。

提供制备所述复合负极活性材料的方法。

额外的方面将部分地在随后的描述中阐明，和部分地将从所述描述明晰，或者可通过所提供的实施方式的实践获悉。

根据本发明构思的一个方面，复合负极活性材料包括：包括中空碳纤维的壳；和设置在所述中空碳纤维的空洞中的核，其中所述核包括第一金属纳米结构体和导电剂。

根据本发明构思的另一方面，负极包括以上限定的复合负极活性材料。

根据本发明构思的另一方面，锂电池包括以上限定的负极。

根据本发明构思的另一方面，制备复合负极活性材料的方法包括：制备包括造孔剂、第一金属纳米结构体和导电剂的第一溶液；制备包括第二聚合物的第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液同时电纺丝以制备具有核/壳结构的聚合物纤维，其在所述核中包括所述造孔剂并在所述壳中包括所述第二聚合物；使所述聚合物纤维稳定化；和煅烧经稳定化的聚合物纤维以获得所述复合负极活性材料。

附图说明

结合附图，从下面实施方式的描述中，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：

图1为根据本发明构思的实施方式的复合负极活性材料的横截面图；

图2A为实施例1中具有核/壳结构的聚合物纤维的扫描电子显微镜(SEM)图像；

图2B为图2A的放大图；

图3为实施例1中具有核/壳结构的聚合物纤维的透射电子显微镜(TEM)图像；

图4为实施例1中具有核/壳结构的聚合物纤维的暗场TEM图像；

图5A为实施例1中具有核/壳结构的聚合物纤维的能量色散光谱法(EDX)谱图；