[发明专利]负极活性材料、其制备方法、包含其的负极和包含该负极的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种负极活性材料、其制备方法、包含其的电极和包含该负极的锂二次电池，所述负极活性材料包含其中一次粒子聚集而成的二次粒子，其中所述一次粒子各自包含：核，所述核包含硅和/或硅化合物中；和表面层，所述表面层设置在所述核的表面上并含有碳，其中所述核的平均粒度(D₅₀)为0.5μm～20μm。

对相关申请的交叉参考

本申请要求于2016年6月2日提交的韩国专利申请10-2016-0068938号的优先权和权益，通过参考将其公开内容以其完整形式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种负极活性材料、其制备方法、包含其的负极以及包含该负极的锂二次电池。

背景技术

随着近来电子装置的小型化和轻量化的趋势，还需要其中用作电源的电池的小型化和轻量化。锂二次电池作为小型、轻量、可充电和放电的高容量电池而被商业化，并被用于便携式电子装置如小型摄像机、移动电话、膝上型电脑、通信装置等。

通常，锂二次电池由正极、负极、隔膜和电解质形成，并且由于锂离子在两个电极之间来回移动的同时发挥传递能量的作用而可进行充电和放电，例如通过首次充电锂离子从正极活性材料脱出并嵌入到负极活性材料即碳粒子中，并在放电期间再次脱嵌。

此外，随着便携式电子装置的发展，持续需要高容量电池，并且已经对与目前用作负极材料的碳相比具有显著更高的每单位重量的容量的高容量负极材料如锡、硅等进行了积极研究。其中，使用硅的负极材料的容量为使用碳的负极材料的约10倍以上高。

结果，已经对使用硅的高容量负极材料进行了研究，其中即使在锂重复嵌入和脱嵌时也不会对电极造成损坏。

现有技术文献

[专利文献]

(专利文献1)KR2005-0090218A

发明内容

[技术问题]

本发明提供一种负极活性材料，所述负极活性材料能够防止由于在锂二次电池的充放电期间从正极放出的锂离子与在负极中包含的硅之间的电化学反应造成的负极的膨胀和收缩。

本发明提供一种具有锂离子能够移动通过的许多通路的负极活性材料。

本发明提供一种具有高容量和高输出特性的锂二次电池。

本发明提供一种能够提高初始效率并且具有改善的倍率性能(rate capability)的锂二次电池。

[技术方案]

根据本发明的一个实施方式，提供一种负极活性材料，所述负极活性材料包含其中一次粒子聚集而成的二次粒子，其中所述一次粒子包含：核，所述核包含硅和硅化合物中的一种以上；和表面层，所述表面层设置在所述核的表面上并含有碳，其中所述核的平均粒度D₅₀在0.5μm～20μm的范围内。

根据本发明的另一个实施方式，提供一种制备负极活性材料的方法，所述方法包括：制备核，所述核包含硅或硅化合物中的一种以上并具有0.5～20μm的平均粒度D₅₀(步骤1)；在所述核的表面上形成含碳的表面层从而形成一次粒子(步骤2)；以及通过使所述一次粒子聚集而形成二次粒子(步骤3)。

根据本发明的又一个实施方式，提供一种包含所述负极活性材料的负极。

根据本发明的又一个实施方式，提供一种包含所述负极活性材料的锂二次电池。

[有益效果]

在根据本发明的负极活性材料中，由于由一次粒子形成二次粒子，所以锂离子能够移动通过的通路增加，使得锂二次电池的输出特性能够改善，锂二次电池的初始效率高，并且能够改善倍率性能(充电和放电特性)。