[发明专利]锂二次电池用负极活性材料和包含其的锂二次电池

说明书

本发明公开了一种锂二次电池用负极活性材料以及包含其的负极和锂二次电池，所述锂二次电池用负极活性材料包含硅氧化物，其中所述硅氧化物在1μm至20μm的平均粒径(Dsubgt;50/subgt;)的粒径分布中的峰的半峰全宽(FWHM)在2至6的范围内。根据本发明的负极活性材料具有优异的寿命性能和输出性能。

技术领域

本申请要求于2018年6月12向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2018-0067287号的权益，其公开内容通过引用被整体并入本文中。

本发明涉及锂二次电池用负极活性材料，更特别地，涉及具有改善的寿命性能和输出性能的锂二次电池用负极活性材料。

背景技术

随着移动设备的技术发展和需求增长，对作为能源的二次电池的需求急剧增加。在二次电池中，锂二次电池由于其高能量密度和电压、长循环寿命和低放电率而广泛用于商业应用中。

锂二次电池具有如下结构：在该结构中，电极组件包含正极和负极以及介置在其间的多孔隔膜，所述正极和负极各自具有涂布在电极集电器上的活性材料，利用含有锂盐的电解质来浸渍该电极组件，并且电极是通过将含有分散在溶剂中的活性材料、粘合剂和导电材料的浆料涂布到集电器、随后进行干燥和压制来制造的。

另外，锂二次电池的基本性能特征，即容量、输出和寿命，受到负极材料的极大影响。为了使电池性能最大化，负极活性材料需要满足如下要求：其电化学反应电势应接近锂金属的电化学反应电势，与锂离子的反应可逆性应很高，并且锂离子在活性材料中的扩散应迅速，碳类材料被广泛用作满足这些要求的材料。

碳类活性材料具有良好的稳定性和可逆性，但是具有容量限制。因此，近来，将具有高理论容量的Si类材料用作需要高容量电池的工业领域(例如电动车辆和混合动力电动车辆)中的负极活性材料。

然而，当吸收和储存锂时，Si类负极活性材料在晶体结构中发生变化，从而导致体积膨胀。体积膨胀导致破裂，由此发生活性材料粒子的分离或活性材料与集电器之间的不良接触，从而导致较短的电池充电/放电循环寿命。

同时，据报道，与硅相比，Si类负极活性材料中的硅氧化物在电池反应中的膨胀更小，并且显示出更稳定的寿命。然而，因为其电导率和比表面积低并且在充电/放电中发生膨胀/收缩，所以硅氧化物在电池性能方面仍显示出不稳定的寿命。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种具有改善的寿命性能和输出性能的硅氧化物负极活性材料。

本发明还旨在提供一种包含所述负极活性材料的负极和一种包含所述负极的锂二次电池。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种包含硅氧化物的锂二次电池用负极活性材料，其中所述硅氧化物在1μm至20μm平均粒径(D₅₀)的粒径分布中的峰的半峰全宽(FWHM)在2至6的范围内。

所述硅氧化物的FWHM可以在3至5的范围内。

所述硅氧化物可以由SiO_x(0x≤2)表示。

可以使用气流分级装置来调节所述硅氧化物的粒径分布。

所述硅氧化物可以是掺杂有金属锂、镁、钙或铝的硅氧化物。

所述硅氧化物可以包含一次粒子和二次粒子中的至少一种，所述二次粒子通过一次粒子的聚集而形成。

所述锂二次电池用负极活性材料还可以包含石墨、软碳、硬碳或以上材料的任何混合物。