[发明专利]锂二次电池用负极活性材料、其制造方法和通过使用其而获得的锂二次电池

说明书

本发明提供了一种负极活性材料，其包含由Mg‑SiO_x(0x2)表示的硅复合材料初级粒子和人造石墨初级粒子组装成的次级粒子，其中由硅复合材料初级粒子和人造石墨初级粒子组装成的所述次级粒子表面涂覆有无定形碳涂层。使用了所述负极活性材料的锂二次电池即使在充电和放电之后也能够保持导电性并且能够防止循环性能的劣化。

技术领域

本申请要求于2017年12月19日在韩国提交的韩国专利申请10-2017-0175510号的优先权，其公开内容通过引用被并入本文中。

本发明涉及一种锂二次电池用负极活性材料、其制备方法和通过使用其而获得的锂二次电池。

背景技术

用作锂二次电池用负极活性材料的碳质材料大体分为结晶石墨材料和无定形石墨材料。结晶石墨材料的典型实例包括人造石墨、天然石墨和凝析石墨，无定形石墨材料的典型实例包括通过在高温下烧制煤沥青或石油沥青而获得的软碳、通过烧制聚合物树脂如酚醛树脂而获得的硬碳等。

最近，具有高容量的SiO_x类粒子已经被并入这样的碳质材料中以克服碳质材料的低容量。

在硅氧化物(SiO_x)在1,000℃以上的高温下通过歧化而分解成Si和SiO₂的同时，所述硅氧化物(SiO_x)形成了其中尺寸为几纳米的硅晶体均匀分散在硅氧化物中的结构。预期当将这样的硅氧化物应用于二次电池用负极活性材料时，其容量对应于硅负极活性材料的容量的约一半，但是为碳质负极活性材料的容量的约5倍，并且该硅氧化物在结构上显示出小的体积变化以提供优异的循环寿命特性。然而，硅氧化物在初始充电时会与锂反应，从而产生锂硅化物和锂氧化物(锂氧化物和锂硅酸盐)。特别地，锂氧化物不能参与后续的电化学反应，并且在初始充电时输送到负极的一部分锂不能返回到正极，因此，发生了不可逆的反应。在硅氧化物的情况下，与其它硅类负极相比，硅氧化物表现出高的不可逆容量，并且提供70％至75％的明显低的初始充电效率(ICE，初始放电容量与充电容量的比)。这种低的初始充电效率在制造二次电池时需要过量的正极容量来引起对负极的每单位重量的容量的平衡。因此，已经使用了掺杂有Li或Mg的高效率的SiO_x来克服SiO_x的这种低的初始充电效率。

然而，当通过简单地将碳质材料与SiO_x类粒子混合来制备负极活性材料时，SiO_x类粒子难以均匀地分布在碳质材料粒子、特别是石墨粒子中，这是因为SiO_x类粒子具有高聚集性。

此外，与石墨粒子相比，SiO_x类粒子显示出更高的膨胀/收缩度和更低的电导率。因此，需要改善用于在充电/放电之后保持电导率以防止循环特性劣化的技术。

发明内容

技术问题

本发明被设计用以解决相关领域的问题，因此，本发明旨在提供一种负极活性材料和其制备方法，所述负极活性材料包含石墨粒子与SiO_x类粒子的组合，其中所述SiO_x类粒子均匀地分散在所述负极活性材料中。

本发明还旨在提供一种锂二次电池，所述锂二次电池使用包含石墨粒子与SiO_x类粒子的组合的负极活性材料，其中防止了所述SiO_x类粒子发生由于充电/放电之后的膨胀/收缩以及电解质的副反应增加而引起的电短路。

技术方案