[发明专利]多孔性硅类负极活性物质及其制备方法、以及包含它的锂二次电池

说明书

本发明提供以包含表面涂敷有氧化膜层的多孔性SiO_x粒子(0≤x＜2)为特征的多孔性硅类负极活性物质及其制备方法、包含它的锂二次电池。上述负极活性物质，通过包含形成于多孔性SiO_x粒子(0≤x＜2)上的氧化膜层，可减少负极活性物质与电解液的反应性，由此可将电极内的电的短路最小化。并且，通过在上述SiO_x粒子的表面或表面及内部包含多个气孔，从而减少二次电池在充放电时产生的电极的厚度变化率，提高二次电池的寿命特性。

技术领域

本发明涉及多孔性硅类负极活性物质，更为具体地涉及包含表面涂敷有氧化膜层的多孔性SiO_x粒子的多孔性硅类负极活性物质及其制备方法、以及包含它的锂二次电池。

背景技术

近期，随着信息通信产业的发展，电子设备逐渐变得小型化、轻量化、薄型化以及便携化，而电池作为这些电子设备的电源，对电池的高能量密度化的要求越来越高。锂二次电池作为最能够满足这种要求的电池，目前对锂二次电池的研究非常活跃。

作为锂二次电池的负极活性物质，适用能够使锂嵌入/脱嵌的包括人造石墨、天然石墨或者硬碳在内的多种形态的碳类物质。在上述碳类中，石墨在锂电池的能量密度方面具有优点，并且以出色的可逆性保障锂二次电池的长寿命，因而使用范围最广。

但是，石墨在每单位体积的电极能量密度方面具有容量小的问题，在高放电电压下，容易与所使用的有机电解液产生副反应，存在因电池的错误工作或过充电导致起火或爆炸的危险。

因此，正在研究硅(Si)等的金属类负极活性物质。众所周知，硅类负极活性物质具有高容量。但是在与锂产生反应前后，即在充放电时会引起最大300％以上的体积变化。因此，存在由于电极内的导电性网络受损，粒子之间的接触电阻增加，导致电池性能下降的问题。

不仅如此，由于硅类负极活性物质的表面与电解液之间持续产生反应，因而在充放电时，有可能在硅类负极活性物质的表面厚厚地形成具有非传导性的副反应生成物层。其结果，硅类负极活性物质在电极内电短路，从而有可能减少寿命特性。

因此，需要开发可替代以往的负极活性物质，且在适用于锂二次电池时，由于与电解液的反应少，从而能够改善二次电池的寿命特性以及改善减少体积膨胀的效果的负极活性物质。

发明内容

要解决的技术问题

本发明是为了解决上述的现有技术问题而提出的。

本发明要解决的第一技术问题在于，提供一种多孔性硅类负极活性物质，上述多孔性硅类负极活性物质通过减少多孔性硅类粒子与电解液的反应而生成于粒子的表面的副反应生成物层，从而可减少在电极内产生的电短路及体积膨胀率。

本发明要解决的第二技术问题在于，提供能够容易制备可改善二次电池的寿命特性以及可改善减少体积膨胀的效果的负极活性物质的制备方法。

本发明要解决的第三技术问题在于，提供包含上述负极活性物质的负极以及锂二次电池。

解决技术问题的手段

为了解决如上所述的问题，本发明提供负极活性物质，上述负极活性物质包含多孔性SiO_x粒子(0≤x＜2)，上述多孔性SiO_x粒子的表面涂敷有氧化膜层。

并且，本发明提供负极活性物质的制备方法，上述负极活性物质的制备方法包括：在SiO_x粒子的表面形成气孔或在SiO_x粒子的表面及内部形成气孔，来制备多孔性SiO_x粒子(0≤x＜2)的步骤；以及在大气或氧气气氛下对上述多孔性SiO_x粒子进行热处理，来制备在表面涂敷有氧化膜层的多孔性SiO_x粒子的步骤。

同时，本发明提供包含上述负极活性物质的负极。