提供负极活性材料、其制备方法和包括所述负极活性材料的锂电池。所述负极活性材料包括具有约10ppm~900ppm的硫含量的碳质核；和连续地形成于所述碳质核的表面上的无定形碳层，其中所述碳质核具有晶体板结构和在所述碳质核的X-射线衍射谱中约10nm~约45nm的由关于面(002)的峰的半宽度测量的微晶尺寸。包括包含所述负极活性材料的负极的锂电池具有改善的容量特性和循环寿命特性。
【技术实现步骤摘要】
一个或多个实施方式涉及负极活性材料、其制备方法和包括所述负极活性材料的锂电池，且更具体地，涉及具有改善的容量特性和循环寿命特性的负极活性材料、其制备方法和包括所述负极活性材料的锂电池。
技术介绍
在用于信息交流的便携式电子装置例如个人数字助理(PDA)、移动电话或笔记本电脑，电动自行车，电动车等中使用的二次锂电池具有常规电池的的至少2倍大的放电电 压并由此呈现高的能量密度。二次锂电池包括正极、负极、以及填充正极和负极之间的空间的有机电解质或聚合物电解质，其中正极和负极各自包括容许锂离子嵌入和脱嵌的活性材料。在该结构中，当锂离子在正极和负极之间嵌入和脱嵌时，氧化和还原反应发生，且因此，产生电能。用于二次锂电池的正极活性材料的实例为包括锂和过渡金属并且具有使得能够嵌入锂离子的结构的氧化物。所述氧化物的实例为锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)和锂镍钴锰氧化物(Li [NiCoMn]02、Li [NinyCoxMy] O2)。为了用作负极活性材料，对容许锂离子嵌入和脱嵌的各种碳质材料(包括人造和天然石墨、硬碳)和非碳质材料例如娃(Si)的研究正在进行。非碳质材料显示出石墨的容量密度的至少10倍大的非常高的容量密度。然而，由于在锂电池的充电和放电期间的体积膨胀和收缩，非碳质材料的容量保持率、充电/放电效率和寿命特性可降低。因此，存在开发具有改善的容量特性和循环寿命特性的高性能负极活性材料的需要。
技术实现思路
一个或多个实施方式包括具有改善的容量特性和循环寿命特性的负极活性材料。一个或多个实施方式包括制备具有改善的容量特性和循环寿命特性的负极活性材料的方法。一个或多个实施方式包括具有改善的容量特性和循环寿命特性的锂电池。另外的方面将在随后的描述中部分地阐明，且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所提供的实施方式的实践获知。根据一个或多个实施方式,负极活性材料包括具有约IOppm 900ppm的硫含量的碳质核；和连续地形成于所述碳质核的表面上的无定形碳层，其中所述碳质核具有晶体(似晶的，crystalloid)板结构和在所述碳质核的X-射线衍射谱中约IOnm 约45nm的由关于面(002)的峰的半宽度测量的微晶尺寸。所述碳质核在所述碳质核的X-射线衍射谱中在26. 4° ±0. 1°的布拉格角2 0处具有关于面(002)的峰。所述碳质核在所述碳质核的X-射线衍射谱中具有约0.2° 约0.6°的关于面(002)的峰的半宽度。所述碳质核具有约3.36A 约3.37A的通过X-射线衍射测量的面(002)的层间间距(CU)。所述无定形碳层可为浙青包覆层。 所述负极活性材料可为球形的或椭圆形的，且其较长方向颗粒尺寸d5(l为约Iym 140 u m。所述负极活性材料在其中具有空隙。 所述负极活性材料的BET比表面积可为约lm2/g 约30m2/g。所述负极活性材料的振实密度可为约0. 2g/cc 2. Og/cc。所述负极活性材料可另外包括纳米颗粒。所述纳米颗粒可选自硅(Si)、锡(Sn)、镍(Ni)、及其混合物。所述纳米颗粒的尺寸可为约Inm 约500nm。根据一个或多个实施方式，制备负极活性材料的方法包括制备碳质核；和在所述碳质核上形成无定形碳层，其中所述碳质核具有晶体板结构和在所述碳质核的X-射线衍射谱中约IOnnT约45nm的由关于面(002)的峰的半宽度测量的微晶尺寸。所述制备碳质核可包括制备具有晶体板结构的碳质材料；和使所述碳质材料以球形形状成形。所述制备具有晶体板结构的碳质材料可包括通过使用膨胀剂使石墨膨胀；和热处理所述石墨。所述膨胀剂可包括选自硫酸、硝酸、盐酸、乙酸和高氯酸的至少一种。基于100重量份所述石墨，所述膨胀剂的量为约f约70重量份。所述热处理可在约400°C 约800°C的温度下进行。根据一个或多个实施方式，锂电池包括包含正极活性材料的正极；包含上述负极活性材料的负极；以及介于所述正极和负极之间的电解质。附图说明从结合附图考虑的实施方式的下列描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，在附图中图IA显示根据制备实施例I制备的碳质核的扫描电子显微镜(SEM)图像；图IB显示根据制备实施例I制备的碳质核的透射电子显微镜(TEM)图像；图2显示根据实施例I制备的负极活性材料的SEM图像；图3显示根据实施例I制备的负极活性材料在IOx放大倍率下的放大的SEM图像；图4显示根据对比例I制备的负极活性材料的SEM图像；图5显示根据对比例I制备的负极活性材料在3. 5x放大倍率下的放大的SEM图像；图6显示根据实施方式的负极活性材料颗粒的横截面的TEM图像；图7显示根据实施方式的负极活性材料的尺寸分布结果；图8A显示根据制备实施例I和2以及制备对比例2制备的碳质核的X-射线衍射分析结果；图SB显示根据制备对比例4制备的碳质核的X-射线衍射分析结果；图9为根据实施方式的锂电池的分解透视图；和图10示出显示根据实施例3和对比例5 7制备的锂电池的容量特性的图。具体实施方式 现在将对其实例说明于附图中的实施方式详细描述负极活性材料、其制备方法和包括所述负极活性材料的锂电池。在这点上，实施方式可具有不同的形式并且不应解释为限于本文中阐明的描述。因此，下面仅通过参照附图描述实施方式以解释本描述的各方面。作为本实施方式的一个方面，根据实施方式的负极活性材料包括具有约IOppm 900ppm的硫含量的碳质核；和连续地形成于所述碳质核的表面上的无定形碳层，其中所述碳质核具有晶体板结构和在所述碳质核的X-射线衍射谱中约IOnm 约45nm的由关于面(002)的峰的半宽度测量的微晶尺寸。所述碳质核的硫含量可为约IOppm 约900ppm、或约IOppm 约700ppm、或约IOppm 约 620ppm。所述硫含量表示在制备所述碳质核时用作膨胀剂的硫酸的残余含量，且可通过使用电感耦合等离子体(ICP)发射光谱仪量化。如果所述碳质核具有上述硫含量范围，则可防止副反应，例如，SO2气体的产生，且因此，所述无定形碳层可连续地形成于所述碳质核的表面上而没有裂纹。包括连续地形成于所述碳质核的表面上的所述无定形碳层的所述负极活性材料没有分成由界面限定的部分且因此具有稳定状态。因此，锂可容易地嵌入或脱嵌，且包括所述负极活性材料的锂电池具有改善的初始效率和寿命特性。所述碳质核可具有晶体板结构。所述碳质核的晶体结构也可通过参照图8A证实，其显示使用1.541 A的CuK-a特征X-射线波长获得的X-射线衍射分析结果。由所述碳质核的X-射线衍射谱中关于面(002)的峰的半宽度测量的微晶尺寸可为约IOnm 约45nm,例如,约13nm 约40nm。所述碳质核的微晶尺寸可通过将所述X-射线衍射谱中关于面(002)的峰的半宽度的值代入到谢乐(Scherrer)方程计算。「IKXL0055」 T =- .icos 0所述碳质核可在所述碳质核的X-射线衍射谱中在26.4° ±0.1°，例如，26.4° 26. 5°的布拉格角2 0处具有关于面(002)的峰。所述碳质核可具有约0.2° 约0.6°，例如，约0.3° 约0. 5°的X-射线衍射谱中关于面(002)的峰的半宽度。所述碳质核可具有约3.36A 约3.37A，例本文档来自技高网...
【技术保护点】
负极活性材料，包括：包含10ppm~900ppm的硫含量的碳质核；和连续地形成于所述碳质核的表面上的无定形碳层，其中所述碳质核具有晶体板结构和在所述碳质核的X？射线衍射谱中10nm~45nm的由关于面(002)的峰的半宽度测量的微晶尺寸。
【技术特征摘要】
2011.05.11 KR 10-2011-00440741.负极活性材料，包括 包含10ppnT900ppm的硫含量的碳质核；和 连续地形成于所述碳质核的表面上的无定形碳层， 其中所述碳质核具有晶体板结构和在所述碳质核的X-射线衍射谱中10nnT45nm的由关于面(002)的峰的半宽度测量的微晶尺寸。2.权利要求I的负极活性材料，其中所述碳质核在所述碳质核的X-射线衍射谱中在26. 4° ±0. 1°的布拉格角2 0处具有关于面(002)的峰。3.权利要求I的负极活性材料，其中所述碳质核在所述碳质核的X-射线衍射谱中具有0.2° 0.6°的关于面(002)的峰的半宽度。4.权利要求I的负极活性材料,其中所述碳质核具有3.36人 3.37A的通过X-射线衍射测量的面(002)的层间间距(CU)。5.权利要求I的负极活性材料，其中所述无定形碳层为浙青包覆层。6.权利要求I的负极活性材料，其中所述负极活性材料是球形的或椭圆形的，且其较长方向颗粒尺寸d50为I ii nT40 u m。7.权利要求I的负极活性材料，其中所述负极活性材料在其中具有空隙。8.权利要求I的负极活性材料,其中所述负极活性材料的BET比表面积为lm2/g 30m2/g°9.权利要求I的负极活性材料，其中所述负极活性材料的振实密度为0.2g/cc2....
【专利技术属性】
技术研发人员：李邵罗，申昌洙，都义松，金汎权，金载明，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。