[发明专利]锂二次电池用负极活性材料及其制备方法

说明书

本发明涉及负极活性材料和制备其的方法，所述负极活性材料包含：由SiO_a表示的非晶硅复合物，其中a为0a1；以及分布在所述硅复合物表面的碳涂层。所述负极活性材料，处于形成有所述碳涂层的状态下，抑制在通过使用金属还原剂的热还原制备的硅复合物中的类晶体硅的晶体生长，并且在所述复合物中具有高的硅含量。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年9月24日提交的韩国专利申请第10-2015-0135473号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本说明书涉及包含硅类复合物的锂二次电池用负极活性材料，及其制备方法。

背景技术

最近作为便携式小型电子设备的电源而受到关注的锂二次电池，与使用典型的碱性水溶液的电池相比，通过使用有机电解液可以显示两倍以上的高放电电压，并因此表现出高能量密度。

由锂和过渡金属形成、具有能够嵌入锂的结构的氧化物例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_1-xCo_xO₂(0x1)等已经主要用作锂二次电池的正极活性材料，并且包括人造石墨、天然石墨和硬碳的能够嵌入和脱嵌锂的各种类型碳类材料已经被用作负极活性材料。

主要将石墨用作锂二次电池的负极材料。然而，石墨具有372mAh/g的低的单位质量容量，并且使用石墨可能难以制作高容量的锂二次电池。

作为与石墨相比显示更高容量的负极材料，与锂形成金属间化合物的材料，例如硅、锡及其氧化物是有希望的。然而，存在上述材料的体积扩张的问题，因为其晶体结构在吸收和储存锂时会发生变化。当硅吸收和储存最大量的锂时，硅转变为Li_4.4Si，并且其体积由于充电而扩张。在这种情况下，作为由于充电导致的体积增加率，体积可以扩张到体积扩张之前硅的体积的约4.12倍。

因此，已经进行了很多关于负极材料例如硅的容量增加的研究。然而，由于金属例如硅(Si)、锡(Sn)、铝(Al)等在充电和放电过程中与锂发生反应，所以发生体积扩张和收缩，因此电池的循环特性劣化。

当使用通过使Si或SiO₂具有纳米畴而获得的例如SiO的非碳类材料时，可以获得比碳类材料更高的容量特性，并且与Si相比可以抑制体积扩张，因此对所述非碳类材料进行了大量的研究。然而，由于形成副产物的锂(Li)和氧(O)之间的反应表现为不可逆的反应，所以初始效率可能降低。

发明内容

技术问题

本说明书是鉴于上述情况而完成的，本说明书的目的在于提供一种能够改善锂二次电池的初始效率和寿命特性的锂二次电池用负极活性材料及其制备方法，具体而言，考虑到体积扩张和容量改善，提供一种包含硅类复合物的负极活性材料。

技术方案

为了实现所述目的，本说明书的一个实施方式提供了一种负极活性材料，所述负极活性材料包含由SiO_a(0a1)表示的包含非晶硅的硅类复合物，以及分布在所述硅类复合物表面上的碳涂层。

根据本说明书的另一个实施方式，所述硅类复合物可以进一步包含具有10nm以下的晶体尺寸的晶体硅。

根据本说明书的又一个实施方式，基于硅的总重量，所述硅类复合物中的非晶硅的量可以是90重量％以上。

根据本说明书的又一个实施方式，所述碳涂层的厚度可以在0.003至3.0μm的范围内。

根据本说明书的又一个实施方式，所述负极活性材料的平均粒径可以在0.1至20μm的范围内。