[发明专利]锂二次电池用负极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池

说明书

本发明涉及锂二次电池用负极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池。所述锂二次电池用负极活性物质包括：碳类粒子；复合层，其位于所述碳类粒子上并且通过使硅粒子分散到碳基体内而形成；以及碳涂层，其位于所述复合层上。

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池，更详细而言，涉及用于锂二次电池的负极活性物质、它的制备方法及包含它的锂二次电池。

背景技术

近年来，随着移动设备等电子设备的需求增加，不断扩大针对移动设备的技术开发。作为这种电子设备的驱动用电源，如锂电池、锂离子电池及锂离子聚合物电池等的锂二次电池的需求正在大幅增加。此外，从全球来看，随着强化与汽车燃料耗费率及废气相关联的规范的趋势，电动汽车市场的生长不断加速化，与此同时预测关于电动汽车(EV)用二次电池、储能装置(ESS)用二次电池等中大型二次电池的需求将会剧增。

另外，作为二次电池的负极材料，通常使用具有优异的循环(cycle)特性和372mAh/g的理论容量的碳类负极材料。但是，随着逐渐要求中大型二次电池等二次电池的高容量化，如能够代替碳类负极材料的理论容量的具有500mAh/g以上的容量的硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)或锑(Sb)等的无机物类负极材料受到瞩目。这些无机物类负极材料中的硅类负极材料呈现出非常大的锂结合量(理论最大值：3580mAh/g,Li₁₅Si₄)。但是，硅类负极材料因在锂的插入/脱离即电池的充放电时引起大的体积变化而有可能会呈现粉碎化(pulverization)。其结果，由于产生经粉碎化的粒子凝聚的现象而负极活性物质有可能会从电流集电体电脱离，并且这有可能会在长循环下带来可逆容量的损失。为此，硅类负极材料及包含它的二次电池虽然具有高电荷容量的优点，但因呈现较低的循环寿命特性及容量维持率的缺点而在其实用化方面存在障碍。

为了解决这种硅类负极材料的问题，正在活跃地进行关于碳/硅复合体等的基于硅的复合负极材料的研究。但是，这种复合负极材料中的硅越多则在二次电池的充放电时产生越严重的体积膨胀。由此，复合负极材料内的硅的新表面继续暴露于电解液中的同时，不断生成SEI(solid electrolyte interface，固体电解质界面)层而形成较厚的副反应层，并且导致电解液耗尽及电池电阻的增加。此外，这种较厚的副反应层不仅影响硅，而且还影响石墨，具有因引起来自负极活性物质粒子之间或集电体的电短路现象(peel off)而急剧降低循环寿命特性等的二次电池性能的问题。

因此，为了实现高容量的基于硅的复合负极材料的实用化，有必要开发如下的技术：为了高容量化而增加硅的含量的同时，能够通过缓解随二次电池的充放电产生的体积膨胀而防止二次电池的性能下降。

发明内容

技术问题

本发明的一方面提供一种用于二次电池的负极活性物质，其具有高容量的同时还缓解随二次电池的充放电产生的体积膨胀而具有长寿命特性。

本发明的一方面提供一种能够通过简单工序来经济地大量生产具有上述优点的负极活性物质的制备方法。

本发明的一方面提供一种包含具有上述优点的负极活性物质的二次电池。

技术方案

本发明的一方面提供一种用于锂二次电池的负极活性物质，其包含：碳类粒子；复合层，位于所述碳类粒子上并且通过使硅粒子分散到碳基体内而形成；以及碳涂层，位于所述复合层上。

所述复合层内的硅粒子可以是非晶质部分和晶质部分混合的形态。

所述复合层内的硅粒子的结晶度可以是5％以上且75％以下。