[发明专利]制备用于可再充电锂电池的负极活性材料的方法及由它制备的负极活性材料和可再充电锂电池

说明书

相关申请 

本申请要求于2012年8月28日和2013年7月5日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请第10-2012-0094539号和第10-2013-0079292号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。 

技术领域

本发明提供了制备用于可再充电锂电池的负极活性材料的方法及由该方法制备的可再充电锂电池。 

背景技术

目前，结晶石墨材料用作用于可再充电锂电池的负极活性材料。该结晶石墨分为人造石墨和天然石墨。由于人造石墨是通过去除杂质和石墨化在惰性气氛下以大于或等于2800℃的高温热碳化普通碳前体而得到的，所以最近已经越来越多地使用天然石墨。 

然而，由于涂布浆体以制造电极时其形状的各向异性特点，作为负极活性材料的片状天然石墨颗粒具有均匀性劣化的问题，而且由于上述颗粒通过压缩和压力沿集电器排布，电池特性急剧劣化。因而，通过将片状石墨装配成球形而得到的球形天然石墨可商业获得。然而，上述球形天然石墨需要改善的高速充放电和循环寿命特性。 

发明内容

本发明一个实施方式提供了制备具有优异的高速充放电特性和循环寿命特性的用于可再充电锂电池的负极活性材料的方法。 

另一个实施方式提供了由制备所述负极活性材料的方法制备的用于可再充电锂电 池的负极活性材料。 

再一个实施方式提供了包含所述负极活性材料的可再充电锂电池。 

一个实施方式提供了制备用于可再充电锂电池的负极活性材料的方法，包括制备包含球形天然石墨颗粒和溶剂的溶液；超声波处理所述溶液；和干燥所述超声波处理过的溶液以制备改性的石墨颗粒。 

所述球形天然石墨颗粒可通过将片状天然石墨颗粒装配成球形而制备。 

所述球形天然石墨颗粒可具有3至40μm的平均粒径（D50）。 

所述溶剂可包括选自水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、甲苯、乙烯、二甲基乙酰胺、丙酮、甲乙酮、己烷、四氢呋喃、癸烷、乙醇、甲醇、异丙醇和醋酸乙酯中的至少一种。 

基于100重量份的所述溶剂，所述球形天然石墨颗粒的含量可为0.1至200重量份。 

所述超声波可具有10至40Hz的频率以50至1200W的强度发射0.1至30分钟。 

所述干燥可使用选自旋转喷雾、喷嘴喷雾和超声波喷雾方法中的至少一种喷雾干燥法；用旋转蒸发器的干燥法；真空干燥法；或自然干燥法进行。 

所述溶液可进一步包含碳前体，在这种情况下，所述方法可进一步包括在制备所述石墨改性颗粒后热处理所述石墨改性颗粒以制备石墨改性复合颗粒。所述热处理可在500℃至2500℃的温度进行，并可在包括氮气、氩气、氢气、空气、氧气或它们的混合气体的气氛下进行，或在真空下进行。 

所述碳前体可包括选自柠檬酸、硬脂酸、蔗糖、聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素（CMC）、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶（EPDM）、磺化的EPDM、淀粉、酚醛树脂、呋喃树脂、糠醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯腈、聚酰亚胺、环氧树脂、纤维素、苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、煤沥青、石油沥青、中间相沥青、低分子量重油、葡萄糖、明胶和糖类中的至少一种。 

基于100重量份的所述球形天然石墨颗粒，所述碳前体的含量可为0.1至80重量份。 

所述溶液可进一步包含锂化合物，在这种情况下，所述方法可进一步包括热处理所述石墨改性颗粒，以制备石墨改性复合颗粒。所述热处理可在150℃至2500℃的温度进行，并可在包括氮气、氩气、氢气、空气、氧气或它们的混合气体的气氛下进行，或在真空下进行。 

所述锂化合物可包括选自包括LiOH或LiOH·(H₂O)的氢氧化锂；硝酸锂（LiNO₃）； 包括CH₃COO·Li或CH₃COO·Li·2(H₂O)的醋酸锂；碳酸锂（Li₂CO₃）；和氟化锂（LiF）中的至少一种。 

基于100重量份的所述球形天然石墨颗粒，所述锂化合物的含量可为0.1至50重量份。 

所述溶液可进一步包含碳前体和锂化合物，在这种情况下，所述方法可进一步包括在制备所述石墨改性颗粒后热处理所述石墨改性颗粒，以制备石墨改性复合颗粒。所述热处理可在150℃至2500℃的温度进行。