[发明专利]锂二次电池用电极活性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池用电极活性材料及其制备方法、以及使用其制备的锂二次电池。

本申请主张于2012年2月28日在韩国提交的韩国专利申请10-2012-0020471号的优先权，通过参考将其内容并入本文中。

此外，本申请主张于2013年2月27日在韩国提交的韩国专利申请10-2013-0021271号的优先权，通过参考将其内容并入本文中。

背景技术

近来，锂二次电池由于其高能量密度和长循环寿命而引起了极大关注。通常，锂二次电池包含由碳材料或锂-金属合金制成的负极、由锂-金属氧化物制成的正极和通过将锂盐溶于有机溶剂而得到的电解液。

最初，将金属锂用作锂二次电池的负极的负极活性材料。然而，因为锂可逆性低且安全性低，所以当前主要将碳材料用作锂二次电池的负极活性材料。碳材料的容量比锂低，但优势在于其体积变化小、可逆性优异且价格低。

随着锂二次电池使用的扩展，对高容量锂二次电池的需求也增加。因此，需要可代替低容量碳材料的高容量负极活性材料。为了满足所述需要，已经尝试将金属用作电极活性材料，例如Si、Sn等，它们比碳材料具有更高充/放电容量并允许与锂电化学合金化。

然而，这种金属基电极活性材料在充放电期间的体积变化巨大，这会造成活性材料的裂纹和微粉化。使用这种金属基负极活性材料的二次电池会突然劣化，并在重复充放电循环期间循环寿命缩短，使其不适用于商业用途。

在这点上，已经尝试使用金属如Si和Sn的氧化物作为电极活性材料，从而解决在使用这种金属基电极活性材料中发生裂纹和微粉化的问题。然而，尽管使用这种金属氧化物解决了金属基电极活性材料的问题，但其初始效率低于石墨基电极活性材料并在与锂离子的初始反应中形成不可逆相材料如锂氧化物和锂-金属氧化物，由此初始效率劣化，甚至比金属基电极活性材料还低。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供一种电极活性材料和制备所述电极活性材料的方法，所述电极活性材料能够提供高的容量和相对高的初始效率值，防止初始效率下降并具有良好的电导率以提高倍率性能。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种锂二次电池用电极活性材料，所述电极活性材料包含：核，所述核包含(a)由能够与锂合金化的金属(准金属)的氧化物构成的第一微粒和(b)由包含相同的金属(准金属)和锂的氧化物构成的第二微粒；和涂布在所述核的表面上的导电碳层。

此外，为了实现所述目的，本发明提供一种制备锂二次电池用电极活性材料的方法，包括：(S1)通过将不含氧的锂盐和能够与锂合金化的金属(准金属)的氧化物进行混合，随后进行热处理而形成上述核；和(S2)将导电碳材料涂布在所述核的表面上。

有益效果

本发明的电极活性材料包含由能够与锂合金化的金属(准金属)的氧化物构成的第一微粒和由包含相同的金属(准金属)和锂的氧化物构成的第二微粒，由此即使在经历初始充电和放电工艺以提供高容量之前在第二微粒中已经包含锂，使得在电池的初始充电和放电期间形成较少的不可逆相如锂氧化物和锂-金属氧化物，由此最小化两个电极中的死体积并最终提高并保持初始效率，另外所述电极活性材料具有在其表面上的导电涂层而提高电导率，从而能够用于制备具有良好倍率性能的锂二次电池。

附图说明

附图显示了本发明的优选实施方案，并与上述发明内容一起用于进一步理解本发明的技术主旨。然而，不能将本发明解释为限制为所述附图。

图1是本发明实施例1中制备的电极活性材料的TEM照片。

图2是本发明实施例2中制备的电极活性材料的TEM照片。

图3是本发明实施例3中制备的电极活性材料的TEM照片。

具体实施方式

下文中，将对本发明进行详细说明。在说明之前，应理解，不能认为说明书和附属权利要求书中使用的术语限制为普通和词典的意思，而是应在本发明人对术语进行适当定义以进行最好说明的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相对应的意思和概念对所述术语进行解释。

本发明的电极活性材料的特征在于包含：核，所述核包含(a)由能够与锂合金化的金属(准金属)的氧化物构成的第一微粒和(b)由包含相同的金属(准金属)和锂的氧化物构成的第二微粒；和涂布在所述核的表面上的导电碳层。