[发明专利]负极活性物质及各自包含该负极活性物质的负极和锂电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年2月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0016598号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

以下说明涉及负极活性物质、包含所述负极活性物质的负极和包含所述负极的锂电池。

背景技术

用在用于信息通信的便携式电子装置（例如个人数字助理（PDA）、移动电话和笔记本电脑）、电动自行车、电动汽车等中的锂二次电池具有比现有的电池高约两倍或更多倍的放电电压，因此呈现高的能量密度。

锂电池包括正极和负极，以及填充正极和负极之间空隙的有机电解质或聚合物电解质，正极和负极各自包含允许锂离子嵌入和脱嵌的活性物质。当锂离子嵌入正极和负极或从正极和负极脱嵌时，锂电池通过发生的氧化还原反应产生电能。

已经研究允许锂离子的嵌入和脱嵌的各种形态的碳质材料，例如人造石墨、天然石墨或硬碳，以及非碳质材料例如硅（Si）用作锂二次电池的负极活性物质。

这样的非碳质材料呈现非常高的容量密度，是石墨的容量密度的十倍或更多倍。然而，在锂二次电池的充电和放电过程中非碳质材料的体积膨胀和收缩会劣化电池的容量保持率、充电/放电效率和电池寿命特性。

因此，需要开发具有改善的容量特性和改善的循环寿命特性的高性能负极活性物质。

发明内容

本发明的一个或多个实施方式的方面涉及能够改善锂电池的容量特性和循环寿命特性的负极活性物质。

本发明的一个或多个实施方式的方面涉及使用所述负极活性物质的负极。

本发明的一个或多个实施方式的方面涉及包含所述负极的锂电池。

本发明的其它方面将在下面的说明中在某种程度上被阐述，并且在某种程度上通过说明而变得明显，或者可以通过实施所呈现的实施方式来领会。

根据一个或多个实施方式，负极活性物质包含：复合核，所述复合核包含碳质基底和在所述碳质基底上的金属或类金属纳米结构；和涂层，所述涂层包含形成在所述复合核的至少部分上的金属氧化物涂层和非结晶的碳质涂层。

根据一个或多个实施方式，负极包含上面定义的负极活性物质.

根据一个或多个实施方式，锂电池包含上面定义的负极。

附图说明

由以下结合附图的实施方式说明中，这些和/或其它方面将变得明显且更容易理解，其中：

图1为根据实施方式的锂电池的结构的示意图；

图2为制备例1的复合核的场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）图；

图3A为对比例1的负极活性物质在煅烧前的扫描电子显微镜（SEM）图；

图3B为对比例1的负极活性物质在煅烧后的SEM图；

图4为对比例2的负极活性物质的横截面的FE-SEM图；

图5为描述实施例7和8及对比例3和4的锂电池的电池寿命特性的图；

图6为描述实施例7和8及对比例3的锂电池的负极板所测量的体积膨胀率的结果的图；

图7为描述实施例9至12及对比例3和4的锂电池的电池寿命特性的图；和

图8为描述实施例11及对比例3和4的锂电池的高温电池寿命特性的图。

具体实施方式

现将更详细地参考实施方式，其中的实施例在附图中说明，其中，全文中相同的附图标记代表相同的元件。就这一点而言，本发明可具有不同的形式，且不应被理解为限制为此处所做出的说明。因此，以下实施方式仅通过参照附图说明，以解释本说明的方面。如文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项目的一个或多个的任意组合和所有组合。如“至少一种”的表述，当处于一系列要素之前时，修饰的是全部系列的要素，而并非修饰系列中个别的要素。

根据实施方式，负极活性物质包含复合核和布置在所述复合核的至少部分上的涂层，其中，所述复合核包含碳质基底和布置在所述碳质基底上的金属/类金属纳米结构，并且所述涂层包含金属氧化物涂层和非结晶的碳质涂层。

所述负极活性物质可包含在复合核（该复合核包含碳质基底和布置在所述碳质基底上的金属/类金属纳米结构）上的双涂层，即包含金属氧化物涂层和非结晶的碳质涂层，以防止复合核和电解质之间的副反应，控制复合核的膨胀率，并改善负极活性物质的导电性。因此，可改善使用所述负极活性物质的锂电池的容量、初始效率和电池寿命特性。