[发明专利]负极活性材料及包括该负极活性材料的锂电池

说明书

技术领域

本发明的一个或多个实施方式涉及包括纳米金属颗粒和超导电性纳米颗粒的负极活性材料和包括该负极活性材料的锂电池。

背景技术

最近，锂二次电池因用作便携式、小型电子设备的电源而受人关注。由于锂二次电池使用有机电解液，与使用碱溶液电解液的常规电池的放电电压相比，锂二次电池具有其两倍或更高的放电电压，由此具有高能量密度。

具有允许锂离子嵌入的结构的诸如LiCoO₂，LiMn₂O₄，LiNi_1-xCo_xO₂(0＜x＜1)的锂-过渡金属氧化物通常被用作锂二次电池的正极活性材料。

已研究将允许锂离子嵌入和解嵌的多种形式的碳质材料如人造石墨、天然石墨和硬碳，以及非碳质材料如硅(Si)用作负极活性材料。这些非碳质材料呈现出非常高的容量，其容量为石墨容量的十倍或更大。然而，在充电和放电期间，它们的循环寿命特性因负极活性材料的体积膨胀和收缩而变差。

发明内容

本发明实施方式的一方面涉及具有优异的容量和寿命特性的负极活性材料。

本发明实施方式的一方面涉及包括所述负极活性材料的锂电池。

其它方面将在以下说明书中部分阐述，且其部分内容由说明书是显而易见的，或可通过实施所提供的实施方式而了解。

根据本发明的一个或多个实施方式，一种负极活性材料包括：纳米金属颗粒和超导电性纳米颗粒，所述超导电性纳米颗粒包括n个多环纳米片，所述n个多环纳米片中的每一个包括六边形环，每个所述六边形环包括6个互相连接的碳原子，每个所述六边形环与至少另外一个六边形环稠合，所述n个多环纳米片中的每一个的六边形环基本排列在一个平面内，所述n个多环纳米片在垂直于所述平面的方向上堆叠，n为2至100范围内的整数，且每个所述超导电性纳米颗粒具有分别位于所述n个多环纳米片中的第一和第二碳原子，所述第一碳原子被看作是x、y、z坐标系的原点A(0，0，0)，且所述第二碳原子具有坐标B(a，b，c)，a和b的d₅₀各自独立地等于或小于10μm，且c的d₅₀等于或小于100nm，L₁表示所述第一和第二碳原子之间的距离，L₂表示第三碳原子和第四碳原子之间的距离，且L₁等于或大于L₂；所述第三碳原子选自所述n个多环纳米片中除所述第一和第二碳原子以外的碳原子中；且所述第四碳原子选自所述n个多环纳米片中除所述第一、第二和第三碳原子以外的碳原子中。

所述纳米金属颗粒可包括选自由硅(Si)、锡(Sn)、镍(Ni)和它们的混合物组成的组中的材料。

所述纳米金属颗粒的直径可在约1至约500nm的范围内。

每个所述n个多环纳米片中相邻键合的碳原子可通过sp²杂化键相互键合。

每个所述n个多环纳米片可具有等于一个所述碳原子的直径±1nm的厚度。

n值可为2至10范围内的整数。

坐标c的d₅₀可具有一个所述碳原子的直径的50倍±10nm的值。

坐标c的d₅₀可具有约0.1nm至约50nm范围内的值。

坐标c的d₅₀可具有约0.1nm至约20nm范围内的值。

所述负极活性材料可具有约3μm至约60μm范围内的直径。

所述负极活性材料可涂覆有沥青。