[发明专利]用于锂二次电池的负极活性物质及其制备方法

说明书

根据本发明的实施方案的用于锂二次电池的负极活性物质包括碳基颗粒和结合至所述碳基颗粒的至少一部分表面的涂层。所述涂层包括硼和导电材料。所述涂层抑制电解液分解反应，电池的容量和寿命可以得到提高。

相关申请的交叉引用和优先权要求

本申请要求于2020年10月8日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2020-0130433号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于锂二次电池的负极活性物质及其制备方法。

背景技术

随着信息技术和显示技术的发展，可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作例如便携式摄像机、移动电话、笔记本电脑等的移动电子设备的电源。近来，还开发了包括二次电池的电池组并将其应用于例如混合动力车辆的环保汽车作为其电源。

二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于工作电压和每单位重量能量密度高、充电率高、尺寸紧凑等而备受关注。

例如，锂二次电池可以包括包含正极、负极和隔膜层(separator)的电极组件，以及浸没该电极组件的电解液。锂二次电池可以进一步包括具有例如软包(pouch)形的外壳。

例如，锂二次电池可以包括含有例如能够吸收和释放锂离子的碳基物质的负极、由含锂氧化物形成的正极和含有溶解于有机溶剂中的锂盐的非水电解液。

当将碳基物质用作锂二次电池的负极活性物质时，由于锂的充电/放电电位低于非水电解液的稳定范围，所以在充电和放电期间可能发生电解液的分解反应(decomposition reaction)。结果，在碳基负极活性物质的表面上形成SEI(固体电解质界面或固体电解质相间界面(Solid Electrolyte Interface or Solid ElectrolyteInterphase))膜。SEI膜的分解和形成可以在充电和放电过程中重复进行。不稳定膜的形成降低(deteriorate)了锂二次电池的初始充电/放电效率、高倍率性能和寿命。

例如，韩国授权专利公布第10-0326446号公开了包括球形碳基物质的负极活性物质，但是充电/放电效率和寿命可能由于电解液的分解反应而劣化。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种具有改进的操作稳定性和电性能的用于锂二次电池的负极活性物质及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有改进的操作稳定性和电性能的锂二次电池。

根据示例性实施方案，用于锂二次电池的负极活性物质包括碳基颗粒；和粘合(bonded)至该碳基颗粒的至少一部分表面的涂层。涂层包括硼和导电材料。

在一些实施方案中，涂层可以包括氧化硼(boron oxide)。

在一些实施方案中，导电材料可以包括线型导电材料。

在一些实施方案中，线型导电材料可以包括选自碳纳米管、碳纳米纤维、金属纤维、气相生长碳纤维(vapor-grown carbon fiber)和石墨烯中的至少一种。

在一些实施方案中，金属纤维可以包括选自铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、铁(Fe)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、锌(Zn)、钛(Ti)及它们的合金中的至少一种。

在一些实施方案中，碳基颗粒可以包括选自人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维、石墨化中间相炭微球、石油焦、烧结树脂基物质、碳纤维、活性炭和热解碳(pyrolyticcarbon)中的至少一种。

在一些实施方案中，导电材料相对于硼的重量比可以为0.1％至30％。

在一些实施方案中，涂层的厚度可以为10nm至100nm。