[发明专利]锂二次电池用负极活性材料、其制备方法和包含其的锂二次电池

说明书

本发明涉及锂二次电池用非碳基负极活性材料及其制备方法，所述非碳基负极活性材料包含：包含硅(Si)的核；和在所述核的表面上形成的硅纳米粒子。所述非碳基负极活性材料的优点在于，通过硅纳米粒子的应用可以防止充放电期间体积膨胀的增加，且在于可以容易地制备SiOx(x<1.0)。

技术领域

本发明涉及锂二次电池用负极活性材料、其制备方法和包含其的锂二次电池。更具体地，本发明涉及锂二次电池用负极活性材料，所述负极活性材料包含表面上设置有硅纳米粒子的含硅的核；所述负极活性材料的制备方法；和包含所述负极活性材料的锂二次电池。

背景技术

通常，锂二次电池包含：由碳材料或锂金属合金制成的负极；由锂金属氧化物制成的正极；和包含有机溶剂及溶解在所述有机溶剂中的锂盐的电解质。特别地，作为构成锂二次电池的负极的负极活性材料，最初使用的是锂金属。然而，由于锂具有可逆性低的问题并且被认为是不安全的，所以目前通常将碳材料用作锂二次电池用负极活性材料。尽管碳材料在容量方面不及锂金属，但碳材料的体积变化小且具有优异的可逆性，并且在价格方面是有利的。

然而，随着锂二次电池用途的增加，对大容量锂二次电池的需求已经逐渐增加，因此需要能够替代碳材料的大容量负极活性材料。为了满足这种需要，已经进行了使用如下金属(例如硅(Si))作为负极活性材料的尝试，所述金属具有比碳材料大的充放电容量并且能够与锂一起电化学合金化。

然而，诸如金属基负极活性材料的问题在于，其在充放电期间体积变化很大，因此活性材料层破裂。因此，包含这种金属基负极活性材料的可充电电池还存在的问题在于，其容量在充放电循环期间快速降低，并且其循环寿命也降低，因此在商业上是不可用的。

然而，当将非碳材料诸如SiO用作负极活性材料时，存在的优点在于，与使用碳材料时相比，可以实现高容量特性，且可以控制关于Si的体积膨胀。因此，已经对非碳材料进行了各种不同的研究。然而，当使用非碳材料时，存在的缺点在于，通过Li与O的反应生成的副产物导致不可逆反应，由此降低可充电电池的初始效率。

因此，为了克服以上问题，已经对SiOx进行了积极研究。例如，韩国专利申请公开号2012-7011002公开了一种锂二次电池用负极活性材料，其中将SiOx用作负极活性材料。然而，这种负极活性材料的问题在于，不能充分地提高充放电循环特性，并且在于不能通过常规合成方法对SiOx的X值进行容易的调节。

发明内容

技术问题

已经完成了本发明以解决上述问题，本发明的一个目的是提供锂二次电池用非碳基负极活性材料，其中通过SiOx(x&lt;1.0)的制备能防止由于因SiO材料的氧(O)造成的初始不可逆反应而导致的锂二次电池初始效率的降低，并且其中通过应用硅纳米粒子能克服作为硅(Si)的缺点的在充放电期间的体积膨胀。

技术方案

为了达到以上目的，本发明的一方面提供锂二次电池用非碳基负极活性材料，其包含：包含硅(Si)的核；和在所述核的表面上形成的硅纳米粒子。

非碳基负极活性材料还可以包含涂层，所述涂层在核的表面上形成并且包含碳(C)。

本发明的另一方面提供制备锂二次电池用非碳基负极活性材料的方法，所述方法包括以下步骤：制备包含硅(Si)的核；以及将硅纳米粒子与所述核进行混合以使硅纳米粒子附着到所述核的表面。

本发明的还一方面提供锂二次电池，其包含：包含所述负极活性材料的负极；包含正极活性材料的正极；和电解质。

有益效果