[发明专利]负极活性材料和包含其的用于电化学装置的电极

说明书

本发明涉及一种具有优异的输出特性且气体产生少的负极活性材料，以及含有所述负极活性材料的电极。所述负极活性材料包含MO‑LTO复合粒子(金属氧化物(MO)‑锂钛氧化物(LTO)复合粒子)，其中所述复合粒子具有其中聚集有初级粒子的次级粒子的形态，所述初级粒子具有其中核至少部分或完全地由壳覆盖的核‑壳结构，所述核为锂钛氧化物(LTO)的初级粒子，所述壳包含金属氧化物。

技术领域

本申请要求于2015年12月24日在韩国提交的韩国专利申请第10-2015-0186546号的优先权，并通过引用的方式将其公开内容并入本文中。本公开内容涉及负极活性材料以及包含所述负极活性材料的用于电化学装置的电极。更特别地，本公开内容涉及具有优异的输出特性并且造成少的气体产生的负极活性材料，以及包含所述负极活性材料的电极。

背景技术

由于最近作为紧凑型电子仪器的电源而受到关注的锂二次电池使用有机电解质，因此其放电电压是使用碱性水溶液的常规电池的放电电压的至少2倍高，从而显示出高能量密度。

常规的锂二次电池使用能够可逆地嵌入/脱嵌锂离子且同时保持作为负极活性材料的结构和电性能的碳质材料作为负极活性材料。然而，随着便携式紧凑型电子仪器的功能多样化以及经历小型化和轻量化，需要锂二次电池具有高容量。因此，理论容量比常规用作锂二次电池用负极材料的石墨(372mAh/g)更高的石墨类负极材料已受到关注。

作为碳质材料以外的负极材料，存在硅类金属材料。这种硅类金属材料是理论容量为石墨的至少10倍高的活性材料，因此对所述材料进行了积极的研究。然而，这种硅类金属材料由于存在以下方面的问题而尚未商业化：充电循环期间发生的硅粒子的体积膨胀和体积变化引起裂纹，从而导致活性材料粒子之间的导电性降低、活性材料与电极板分离以及持续与电解质反应，从而导致锂二次电池的寿命特性降低。

另外，关于锂金属氧化物，特别是具有高充电速率的锂钛氧化物(LTO)的研究日益增加。已知锂金属氧化物具有小的粒度和大的比表面积从而允许高速率充电/放电，在充电/放电期间显示极低的结构变化和零应变、提供优异的寿命特性、形成相对高的电压范围、不会引起枝晶形成，因此具有优异的安全性和稳定性。

然而，由于锂金属氧化物与碳质材料相比显示较低的导电性和容量，并且具有不均匀的粒子形状，因此在制造负极期间锂金属氧化物未能与要混合在一起的粘合剂和导电材料均匀混合。

因此，当为了增加粘附力而增加粘合剂的含量时，导电材料或活性材料的含量相对降低，导致电池的导电性和容量降低。相反，当增加导电材料的含量时，电极的导电性和高速率充电特性得到改善，但锂金属氧化物与集电器之间的粘附力降低，从而难以实现期望的性能。

另外，还存在的缺点是锂离子在活性材料中的扩散速度慢。为了解决这个问题，LTO粒子被制备成具有小于1μm的小粒度。然而，在这种情况下，LTO具有增加的比表面积并且需要大量的粘合剂，且难以分散。因此，已经提出由初级粒子聚集而形成的次级粒子。然而，粒子的孔尺寸和分布不均匀，从而引起电解质过量或不足、且活性材料的利用率不均匀。

在这些情况下，对克服了锂钛氧化物的缺点并具有低内阻、高导电性和优异的输出特性的负极材料存在需求。

发明内容

技术问题

本公开内容涉及提供具有优异的输入/输出特性且在使用电池期间造成少的气体产生的负极活性材料。本公开内容还涉及提供包含所述负极活性材料的用于电化学装置的电极。本公开内容的这些和其他目的和优点可以从以下的详细说明理解，并且将从本公开内容的示例性实施方式变得更加明显。另外，将容易理解，本公开内容的目的和优点可以通过所附权利要求中所示的手段或方法及其组合来实现。

技术方案

一方面，本公开内容涉及被设计用来解决现有技术的问题的复合粒子。