[发明专利]负极活性材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种负极活性材料，所述负极活性材料包含：硅类粒子；碳涂层，所述碳涂层形成在所述硅类粒子的表面上并且包含过渡金属；和碳纳米管(CNT)，其中每一个碳纳米管的一端与所述过渡金属连接，并且基于100重量份的所述碳涂层和所述碳纳米管的量的总重量，所述过渡金属的量为0.03重量份至30重量份。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请基于2018年11月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0139256号并要求该申请的优先权，其公开内容通过引用被整体并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种负极活性材料及其制备方法，更特别地，涉及一种碳涂层和碳纳米管(CNT)位于硅类粒子的表面上的负极活性材料及其制备方法。

背景技术

由于化石燃料的使用的迅速增加，对使用替代能源或清洁能源的需求已经增加。作为其一部分，最活跃的研究领域是使用电化学反应的发电和储电领域。

当前，作为使用如上所述的电化学能源的电化学装置的代表性实例是二次电池，并且二次电池的使用领域正在逐渐增加。当前，随着对诸如便携式计算机、便携式电话、照相机等的便携式设备的技术发展和需求已经增加，对作为能源的二次电池的需求也已经迅速增加。在这些二次电池中，已经对具有高能量密度的锂二次电池(即高容量锂二次电池)进行了许多研究并且已经将其商品化，从而使其被广泛使用。

通常，二次电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。作为构成锂二次电池的正极的正极活性材料，使用诸如LiCoO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄或LiCrO₂的金属氧化物；作为构成负极的负极活性材料，使用金属锂、碳类材料(诸如石墨、活性炭等)、硅氧化物(SiO_x)等。在负极活性材料中，最初主要使用金属锂。然而，随着充电和放电循环的进行，锂原子在金属锂的表面上生长，从而损坏隔膜，由此损坏电池。因此，近来主要使用碳类材料。然而，在碳类材料的情况下，理论容量仅为约400mAh/g，使得碳类材料具有容量小的缺点。因此，已经进行了各种研究，以用高容量材料(诸如具有高理论容量(4200mAh/g)的硅(Si)等)来代替碳类材料作为负极活性材料。

然而，具有高容量的材料具有的问题在于，由于在充电和放电过程期间的过度的体积变化，所以在电极中产生电短路，并且由于厚且不稳定的固体电解质中间相(SEI)的生长，所以电池的性能劣化。

在相关技术中，为了解决这些问题，已经额外使用了导电材料，或者已经尝试了引入各种导电材料(诸如碳纳米管(CNT))等的方法。

然而，在额外使用导电材料的情况下，存在的问题是，当导电材料的含量增加时，在导电材料之间产生聚集；在使用碳纳米管的情况下，当硅与碳类材料一起用作负极活性材料时，存在的问题是，碳纳米管不仅存在于硅上，而且还均匀地分布在整个电极中，从而降低了效率。

因此，需要开发一种能够在将碳纳米管施加到硅类负极活性材料上时显著提高效果的新颖的技术。

发明内容

【技术问题】

本发明的一个方面提供了一种负极活性材料，所述负极活性材料具有优异的导电性并且没有由于电极中的负极活性材料的体积膨胀而引起的电短路问题。

本发明的另一个方面提供了一种制备所述负极活性材料的方法。

本发明的另一个方面提供了一种包含所述负极活性材料的锂二次电池用负极和一种包含所述负极的锂二次电池。

【技术方案】