[发明专利]锂二次电池用负极活性材料及其制备方法

说明书

本发明涉及：一种锂二次电池用负极活性材料及其制备方法，所述负极活性材料能够表现出优异的初始效率和寿命特性，这是因为所述负极活性材料包含由M‑SiO_x(M是Li、Mg、Ca、Al或Ti，且0≤x2)表示的硅类粒子，其中所述M‑SiO_x包含20重量％至70重量％的非晶相。

技术领域

[相关申请的交叉引用]

本申请要求2017年11月24日提交的韩国专利申请10-2017-0158624的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及一种锂二次电池用负极活性材料及其制备方法，所述负极活性材料包含硅类粒子，所述硅类粒子含有金属且硅类粒子的晶相和非晶相具有特定含量范围，从而表现出优异的寿命性能和初始效率。

背景技术

随着化石燃料使用的迅速增加，使用替代能源或清洁能源的需求日益增加。为了满足日益增长的需求，使用电化学反应的发电和蓄电领域被最为积极地研究。

作为使用这样的电化学能量的电化学装置的代表例，目前使用二次电池，并且其应用领域逐渐增加。近来，随着例如便携式计算机、移动电话、照相机等便携式装置的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。在这样的二次电池之中，已经对高能量密度、即高容量锂二次电池进行了大量研究，并且这样的锂二次电池可商购获得并被广泛使用。

通常，二次电池由正极、负极、电解质和隔膜构成。负极包含负极活性材料，其中离开正极的锂离子嵌入和脱嵌，并且作为负极活性材料，可以使用具有大放电容量的硅类粒子。然而，例如SiO_x(0≤x2)的硅类粒子具有低的初始效率，并且其体积在充电和放电过程中过度变化。因此，存在电池寿命降低的局限。

为了解决该局限，通常在硅类粒子的表面上形成SiO₂层或碳涂层。然而，即使使用上述方法，由于随着电池的充电和放电循环的进行，体积控制并不顺利，因此可能降低效率。韩国专利申请公开号10-2016-0149862公开了通过在碳涂层上另外设置聚合物复合物来进一步控制体积变化。

然而，即使使用聚合物复合物，体积变化的控制可能也不容易，电阻可能由于活性材料的导电性降低而增加，并且电池的容量保持率可能降低。而且，由于硅类粒子被过度涂覆，锂离子的吸收不容易，因此，容量可能降低。

因此，需要开发一种负极活性材料，其能够通过有效地控制二次电池的充电和放电过程中的体积变化而表现出优异的寿命特性，并且通过使Si的晶粒尺寸等内部结构的变化最小化而表现出优异的初始效率。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面在于提供一种锂二次电池用负极活性材料，其通过使Si的晶粒尺寸等内部结构的变化最小化而显示出改善的初始效率，并且具有优异的寿命特性。

本发明的另一方面在于提供一种制备锂二次电池用负极活性材料的方法。

本发明的又一方面在于提供一种包含负极的二次电池。

技术方案

本发明的一个方面提供一种锂二次电池用负极活性材料，其包含由M-SiO_x(其中M是Li、Mg、Ca、Al或Ti，且0≤x2)表示的硅类粒子，其中所述M-SiO_x包含晶相和非晶相，并且包含20重量％至70重量％的非晶相。