[发明专利]复合物、其制法、负极活性材料、负极、及锂二次电池

说明书

技术领域

本公开内容涉及复合物、所述复合物的制造方法、包括所述复合物的负极活性材料、包括所述负极活性材料的负极、和包括所述负极的锂二次电池。

背景技术

作为最新的小型便携式电子设备的电源而备受关注的锂二次电池呈现出高的能量密度，因为使用有机电解质的所述锂二次电池的放电电压为使用碱性水溶液的典型电池的放电电压的两倍或更高。

锂二次电池使用能够使锂离子嵌入其中并且从其脱嵌的材料作为负极和正极，并且通过在正极和负极之间装入有机电解质或者聚合物电解质而制备。锂二次电池经由其中锂离子分别地嵌入正极中和从负极脱嵌的氧化和还原反应而产生电能。

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

然而，由于迄今所开发的负极活性材料的高倍率放电和寿命特性尚未达到令人满意的水平，因此有很大的改进空间。

发明内容

提供复合物以及其制造方法。

提供包括所述复合物的负极活性材料、包括所述负极活性材料的负极、和通过包括所述负极而具有改善的电池性能的锂二次电池。

另外的方面将在以下描述中部分地阐明并且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所呈现的实施方式的实践而获知。

根据本发明的一个方面，复合物包括：锂钛氧化物和铋钛氧化物。

根据本发明的另一方面，复合物的制造方法包括：将锂盐、钛前体与铋盐同时混合并且对其进行机械混合；和对混合产物进行热处理以获得前述复合物。

根据本发明的另一方面，负极包括前述复合物，和锂二次电池包括所述负极。

附图说明

由结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：

图1说明根据本发明实施方式的锂二次电池的示意性结构；

图2显示对根据制造实施例1～5的复合物以及根据对比例1的Li₄Ti₅O₁₂的X射线衍射(XRD)分析的结果；

图3为显示分别在实施例1～5和对比例1中制造的硬币半电池的室温寿命特性的图；和

图4为显示分别在实施例1～5和对比例1中制造的硬币半电池的高倍率放电特性的图。

具体实施方式

现在将详细介绍本发明的实施方式，其实施例示于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的元件。在这点上，本实施方式可具有不同形式并且不应解释为限于本文中所阐明的描述。因此，以下仅通过参照附图描述实施方式以解释本说明书的各方面。

提供复合物，其包括锂钛氧化物和铋钛氧化物。

所述锂钛氧化物(LTO)为由下式1表示的化合物。

[式1]

Li_4+aTi_5-bM_cO_12-d

其中-0.2≤a≤0.2，-0.3≤b≤0.3，0≤c≤0.3，-0.3≤d≤0.3，并且M为选自如下的一种或多种：第1～6族元素和第8～15族元素。

所述铋钛氧化物(BTO)可为由下式2表示的化合物。

[式2]

Bi_2+eTi_2-fM’_gO_7-h

其中-0.2≤e≤0.2，-0.3≤f≤0.3，0≤g≤0.3，-0.3≤h≤0.3，并且M’为选自如下的一种或多种：第1～6族元素和第8～15族元素，优选第1～6族元素、第8族元素、和第12～15族元素。

在化学式1和2中，M和M’可分别选自Li、Na、Mg、Al、Ca、Sr、Cr、V、Fe、Co、Ni、Zr、Zn、Si、Y、Nb、Ga、Sn、Mo、W、Ba、La、Ce、Ag、Ta、Hf、Ru、Bi、Sb、和As。

由式1表示的化合物具有尖晶石型结构并且例如为Li₄Ti₅O₁₂。

由式2表示的化合物为例如Bi₂Ti₂O₇。

在所述复合物中，所述锂钛氧化物的含量为约1摩尔～约99摩尔，例如约1.63摩尔～约99摩尔，例如约1.63摩尔、约3.55摩尔、约10.11摩尔、约19摩尔、或者约99摩尔，基于1摩尔的所述铋钛氧化物。