[发明专利]锂蓄电池用的阴极活性物质

说明书

                     相关申请

本申请基于2000年5月17日于韩国工业产权局提出申请的2000-26266号申请，其内容在此作为参考文献引入。

                     发明背景(a)发明领域

本发明涉及锂蓄电池用的阴极活性物质，更具体地说，涉及用于电解质易于浸入的锂蓄电池的阴极活性物质。

(b)相关技术的说明

通常，使用碳质材料作为锂蓄电池用的阴极活性物质。碳质材料分为无定形碳和结晶形石墨，而结晶形石墨包括人造石墨和天然石墨。

天然石墨，或者由焦炭石墨化再粉碎制成的片晶状石墨，因其价格便宜而在锂蓄电池中作为阳极活性物质的选择物且显示电压均匀性、高容量和高效率。但是天然石墨的密度低且表面积大而具有片状或鳞状颗粒结构的片晶状人造石墨，在制备活性物质浆料的过程中，需要大量的溶剂，致使在浆料和集电器间的粘合力降低，由此循环寿命特性受损。含有大量溶剂的浆料的流动性很差，为了在集电器上涂上厚度均匀的浆料涂层，在集电器上完成涂浆的步骤将是特别缓慢的。

另外，在电极的制备过程中，把天然石墨片或片晶状人造石墨的活性物质，如图1所示平行地放在集电器上。在图1中，A指的是基面，B指的是侧面，1指的是集电器而2指的是片状石墨。这种状况使得石墨对集电器要严重受压，导致电解质浸入石墨活性物质的能力变差，并且还使其高速循环寿命特性缩短。即，石墨A的基面对集电器1严重受压，结果使锂离子难以插入石墨，由此降低了容量。由于这样严重地受压，使石墨和集电器间的粘合力减弱，因此循环寿命特性受损。

这样的严重受压在锂聚合物电池内是有害的。通常，阳极活性物质浆料包含用于电极穿孔的增塑剂。也就是说，通过使用有机溶剂萃取增塑剂而在电极内形成许多微小的空间。这些微小的空间提高了活性物质和电解质间的接触面积。然而，严重的受压使其难以使萃取溶剂，如醚、或甲醇，到达增塑剂，以使增塑剂能从电极内完全被萃取出来，这样使其电化学性能变坏。

                       发明的概述

本发明的目的在于提供一种能显示良好的高速充放电效率的锂蓄电池用的阴极活性物质。

本发明的另一个目的在于提供用于电解质易于浸入锂蓄电池的阴极活性物质。

为了实现这些目的和其它的目的，本发明提供一种含有石墨化焦炭和非扁平人造石墨的锂蓄电池用的阴极活性物质。石墨化焦炭包含石墨化催化剂。

                    附图简要的说明

通过结合附图参照下列详细说明，对本发明将能更好理解，更完全地评价本发明并其附有的优点，将是显而易见的，其中：

图1是说明使用常规天然石墨活性物质的电极的侧横断面图；和

图2说明使用本发明实施例的阴极活性物质的电极的侧横断面图。

                    发明的详细说明

本发明锂蓄电池用的阴极活性物质包含石墨化焦炭和非扁平人造石墨。石墨化焦炭是通过往焦炭中添加石墨化催化剂而进行石墨化的片晶状人造石墨。在下文，由焦炭制成的片晶状石墨称为石墨化焦炭而非扁平人造石墨称为人造石墨。

本发明的阴极活性物质，如图2所示，是通过石墨焦炭2与具有球形而不是片晶形状的人造石墨3混合制备的。本发明的阴极活性物质具有良好的电解质浸入能力，由于集电器1上的石墨颗粒间有狭缝，所以电解质易于浸入阴极活性物质中。所述狭缝也有助于提高活性物质和集电器间的粘合力，因为狭缝能保持粘合剂。因此，高速充放电特性得到改善而且循环寿命也得到改善。

现对石墨化焦炭的制备予以更加详细地说明。

焦炭与至少一种石墨化催化剂元素或其化合物混合。石墨化催化剂元素或其化合物(下文，石墨化催化剂元素或其化合物称为辅助物质)可以是固体或溶液。辅助物质溶液中的溶剂可以是水、有机溶剂，或其混合物。有机溶剂可以是乙醇、异丙醇、甲苯、苯、己烷、或四氢呋喃。辅助物质溶液优选具有足够的浓度以使混合均匀。假若浓度过低，则难以干燥溶剂和均匀混合。另一方面，假若浓度过高，辅助物质附聚而不能与碳反应。

与辅助物质溶液的混合步骤，是通过使用机械装置使辅助物质溶液与焦炭混合而进行的，或者通过喷雾干燥、喷雾热解或冷冻干燥溶液而到碳。