[发明专利]负极活性材料、其制备方法及含其的锂二次电池

说明书

技术领域

一个或多个实施方式涉及负极活性材料、其制备方法、以及包括所述负极活性材料的锂二次电池。

背景技术

移动设备的近来的技术发展以及日益增长的需求已经导致对作为能源的二次电池的高要求。在二次电池中，可商购得到并且广泛使用具有高能量密度和高电压的锂二次电池。

通常，锂二次电池通过如下制备：由嵌入或脱嵌锂离子的材料形成正极和负极，和在所述正极和所述负极之间填充有机电解质溶液或者聚合物电解质。

锂二次电池通过当嵌入和脱嵌锂离子时发生的氧化反应和还原反应产生电能。

作为锂二次电池的负极活性材料，使用石墨、高容量的基于硅的过渡金属氧化物、基于锡的过渡金属氧化物等。

从这些材料中，近来，Li₄Ti₅O₁₂材料作为锂二次电池的负极活性材料已经引起了相当多的关注。由于虽然锂二次电池反复充电和放电，但是Li₄Ti₅O₁₂材料未在结构上变化，并且Li离子的可逆嵌入和脱嵌平稳地进行，因此Li₄Ti₅O₁₂材料是对于开发大尺寸储能设备非常有用的负极活性材料之一。

发明内容

一个或多个实施方式包括具有改善的高倍率放电特性的负极活性材料。

一个或多个实施方式包括制备所述负极活性材料的方法。

一个或多个实施方式包括锂二次电池，其包括所述负极活性材料并且具有改善的高倍率放电特性。

根据一个或多个实施方式，负极活性材料包括钛酸锂，其中所述钛酸锂的一部分锂被选自锶(Sr)、钡(Ba)、其混合物和其合金的至少一种取代。

根据一个或多个实施方式，制备负极活性材料的方法包括：通过将锂化合物、钛(Ti)前体和碱土金属化合物混合而形成混合物；和对所述混合物进行热处理。

根据一个或多个实施方式，锂二次电池包括：正极；包括所述负极活性材料的负极；和介于所述正极和所述负极之间的电解质溶液。

如上所述，根据以上实施方式的一个或多个，负极活性材料包括钛酸锂，其中所述钛酸锂的一部分锂被选自锶(Sr)、钡(Ba)、其混合物和其合金的至少一种取代，并且因此可改善包括所述负极活性材料的锂二次电池的电导率和高倍率放电特性。

附图说明

图1为根据实施方式的锂二次电池的分解透视图；

图2为显示实施例1、2和对比例1中制备的负极活性材料的X射线衍射分析结果的图；和

图3为显示分别在实施例3、4和对比例2中制备的锂二次电池的容量保持率的图。

具体实施方式

下文中，将详细描述负极活性材料、制备所述负极活性材料的方法和包括所述负极活性材料的锂二次电池。然而这些仅是实例，并且因此实施方式不限于此，和实施方式的精神及范围在权利要求以及其等价物中限定。

根据一个实施方式，负极活性材料可包括钛酸锂，其中所述钛酸锂的一部分锂可被选自锶(Sr)、钡(Ba)、其混合物和其合金的至少一种取代。

所述负极活性材料的一些锂位置被Sr、Ba、其混合物和其合金取代，其具有其它金属原子如Mg和Fe的约1/10的热导率，并且因此包括所述负极活性材料的锂二次电池可具有较低的爆炸危险和改善的电导率，由此具有改善的高倍率放电特性。

所述钛酸锂可由下式1表示。

式1

Li_4-xM_xTi₅O₁₂，

其中0＜x＜0.6且M可为选自Sr、Ba、其混合物和其合金的至少一种。

在式1中，x可为0＜x＜0.6例如0＜x＜0.5，并且在另一实例中，0＜x＜0.12。

所述负极活性材料可为具有拥有尖晶石形状的稳定结构的钛酸锂。如果使用钛酸锂作为负极活性材料，则可获得电势曲线的平坦性、优异的充电/放电循环和功率特性以及耐久性。

此外，即使所述钛酸锂包括少量M，如上述x的范围，包括钛酸锂的锂二次电池也可具有改善的高倍率放电特性。

在通过使用具有CuK-α特性的X射线获得的X射线衍射图案中，所述钛酸锂可具有(111)面的峰的约0.07°～约0.09°的半峰宽。

所述X射线衍射图案可通过使用具有CuK-α特性的具有波长的X射线的X射线衍射分析获得。