[发明专利]用于锂二次电池的负极活性材料和包括其的锂二次电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2014年11月28日提交的韩国专利申 请No.10-2014-0169201、于2014年11月28日提交的韩国专利申请No. 10-2014-0169202、于2014年11月28日提交的韩国专利申请No. 10-2014-0169203、和于2014年11月28日提交的韩国专利申请No. 10-2014-0169204的权益，将其公开内容全部引入本文作为参考。

技术领域

本公开内容涉及用于锂二次电池的负极活性材料和包括所述负极活性 材料的锂二次电池。

背景技术

电子、信息和通信行业已经通过制造便携式、小型化、轻质并且转变成 显示出高性能的电子设备而快速发展，并且对于作为所述电子设备的电源的 可实现高容量和高性能的锂二次电池的需求已经增加。此外，由于电动车(EV) 或者混合动力电动车(HEV)已经被投入实际使用，因此已经促进了对具有高 容量和输出以及优异的稳定性的锂二次电池的研究。

锂二次电池包括能够嵌入和脱嵌锂离子的材料作为正极和负极并且通 过用有机电解质溶液或者聚合物电解质填充所述负极和所述正极之间的空 间而制造。由于在锂离子从所述正极和所述负极嵌入或脱嵌时发生的氧化和 还原，从所述正极和负极产生电能。

目前，主要使用碳质材料作为构成锂电池负极的电极活性材料。在碳质 材料的实例中，石墨具有约372mAh/g的理论容量，同时常规石墨的实际容 量已经实现至约350mAh/g-约360mAh/g的范围。然而，碳质材料例如石墨 在提高锂二次电池的容量方面是有限的。因此，对于改善的锂二次电池材料 仍存在需要。

发明内容

提供用于锂电池的负极活性材料，其中抑制根据所述电池的充电/放电的 所述负极活性材料的体积变化。

提供锂二次电池，其通过包括所述负极活性材料而具有改善的初始效率, 充电/放电特性、和容量特性。

另外的方面将部分地在以下描述中阐明，并且部分地将从所述描述明 晰，或者可通过所呈现的示例性实施方式的实践而获知。

根据一个方面，用于锂二次电池的负极活性材料包括硅二次颗粒，所述 硅二次颗粒为非晶硅一次颗粒和结晶硅一次颗粒的附聚物，其中所述硅二次 颗粒包括开孔，所述开孔的尺寸在约1nm-约10μm的范围内，和所述开孔 各自是在所述硅二次颗粒中的细孔连接时形成的。

所述非晶硅一次颗粒的平均粒径(D50)和所述结晶硅一次颗粒的平均粒 径(D50)可在约10nm-约10μm的范围内。

所述硅二次颗粒可进一步包括选自闭孔和半闭孔的至少一种类型的孔。

所述硅二次颗粒的比表面积可在约2m²/g-约100m²/g的范围内。

所述非晶硅一次颗粒和所述结晶硅一次颗粒的附聚物是硅烷气体在惰 性气体气氛中的分解产物。

所述硅二次颗粒的平均粒径(D50)可在约0.1μm-约15μm的范围内。

所述负极活性材料可进一步包括具有在约1μm-约10μm范围内的平均 粒径(D50)的硅一次颗粒，所述硅二次颗粒为具有约50nm-约3μm的尺寸的 硅一次颗粒的附聚物，所述负极活性材料包括硅二次颗粒，所述硅二次颗粒 可包括：芯部分，其包括具有在约1μm-约10μm范围内的平均粒径(D50) 的硅一次颗粒的附聚物；和附聚在所述芯部分的表面上的多孔壳部分，所述 多孔壳部分包括具有在约50nm-约3μm范围内的平均粒径(D50)的硅一次颗 粒的附聚物。

所述芯部分可包括结晶硅一次颗粒的附聚物，或非晶硅一次颗粒和结晶 硅一次颗粒的附聚物。

所述壳部分可包括所述非晶硅一次颗粒和结晶硅一次颗粒的所述附聚 物。

所述芯部分可占据从所述硅二次颗粒的中心至所述硅二次颗粒的表面 的距离的60％区域，和所述壳部分占据所述距离的剩余部分，并且所述壳部 分的孔隙率可为所述芯部分的孔隙率的至少约1.7倍或更大，基于所述芯部 分。

所述芯部分的孔隙率可为大于约0％且小于或等于约10％，并且所述壳 部分的孔隙率为约20％或更大到约90％或更小。

所述芯部分的量可在约10重量％-约90重量％的范围内，基于所述硅二 次颗粒的总重量。