[发明专利]阴极活性物质、其制备方法以及具有包括所述阴极活性物质的阴极的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种用于锂二次电池的阴极活性物质及其制备方法，该阴极活性物质包括：碳基材料；以及位于所述碳基材料上并以SiCx(0.07＜x＜0.7)表示的含硅非晶涂层，其中所述含硅非晶涂层包括粒径为5nm或更小的硅颗粒。

技术领域

本发明为在韩国产业通商资源部的资金支持下完成的研究开发结果，其课题号为1415156147，课题名称为“用于超长寿命EES的锂二次电池(450Wh/L)材料和单元电池工艺技术的开发”。

本发明涉及一种阴极活性物质、其制备方法以及具有包括所述阴极活性物质的阴极的锂电池。

背景技术

锂二次电池具有优异的充放电效率和容量，并且没有记忆效应，并且即使在不使用时自然放电程度也很少，因此自商业化以来，已被用作便携式电子设备的核心部分。近来，锂二次电池的用途已经从使用诸如吸尘器、电动工具等中小型电池的领域扩展至使用诸如电动车、储能装置和各种机器人等中型电池的领域。

其中，主要使用采用碳基阴极材料的锂二次电池，因为其具有较高的价格竞争力和优异的能量寿命特性。但是，其仍然具有低密度和低放电容量的局限性。因此，已经尝试了提供改善的能量密度和容量的用于锂二次电池的阴极。

从提高能量密度和容量的观点出发，已经尝试了使用理论能量密度为3600mAh/g的硅作为阴极活性物质的研究，并且正在研究SiOx、Si-金属合金和Si-碳复合体作为候选组。

在这些候选组中，从效率和寿命特性的观点出发，Si-碳复合体备受关注，但在充放电时，由于Si的体积膨胀，因此存在阴极活性物质的寿命特性劣化的局限性。

因此，与现有的基于Si-碳复合体的阴极活性物质相比，需要以稳定的形式开发具有改善的寿命特性的基于Si-碳复合体的阴极活性物质。

发明内容

技术问题

本发明的一方面提供一种新型阴极活性物质。

本发明的另一方面提供一种所述阴极活性物质的制备方法。

本发明的另一方面还提供一种锂二次电池，其包括采用所述阴极活性物质的阴极。

技术方案

本发明的一方面提供一种用于锂二次电池的阴极活性物质，其包括：

碳基材料；以及

含硅非晶涂层，其位于所述碳基材料上并以SiC_x表示，

在所述SiC_x中，x为0x0.5，

所述含硅非晶涂层包括粒径为5nm或更小的硅颗粒。

本发明的另一方面提供一种用于锂二次电池的阴极活性物质的制备方法，其包括：

准备碳基材料；以及

在碳基材料的表面提供以SiC_x(0＜x＜0.5)表示的含硅非晶涂层。

本发明的另一方面还提供一种锂二次电池，其包括：

阴极，其包括所述阴极活性物质；

阳极；以及

电解质。

有益效果

由于根据本发明一方面的阴极活性物质包括在碳基材料上以SiC_x表示的含硅非晶涂层，因此抑制在充放电时Si颗粒的体积变化以缓解阴极活性物质的破裂，从而可以改善采用包括所述阴极活性物质的阴极的锂二次电池的寿命特性。

附图说明

图1为根据一实施例的阴极活性物质的X射线衍射(XRD)图表。