[发明专利]包含金属纳米晶体复合物的负极活性物质及其制法以及包含该负极活性物质的阳极和锂电池

权利要求书

1.一种包括第一金属纳米晶体复合物颗粒的负极活性物质，该第一金属纳米晶体复合物颗粒包括：

具有20nm或更低的颗粒直径的金属纳米晶体；及

形成于该金属纳米晶体上的碳涂层。

2.根据权利要求1的负极活性物质，还包括第二金属纳米晶体复合物颗粒，该第二金属纳米晶体复合物颗粒包括多个通过所述碳涂层连接在一起的第一金属纳米晶体复合物颗粒。

3.根据权利要求2的负极活性物质，其中所述金属纳米晶体的颗粒直径为10nm或更低。

4.根据权利要求2的负极活性物质，其中所述多个金属纳米晶体的颗粒直径的标准偏差为该金属纳米晶体的平均直径的±20％或更低。

5.根据权利要求2的负极活性物质，其中所述第二金属纳米晶体复合物颗粒的颗粒直径低于1μm。

6.根据权利要求1的负极活性物质，其中覆盖所述金属纳米晶体的碳涂层具有均匀的厚度。

7.根据权利要求1的负极活性物质，其中所述金属纳米晶体具有核/壳结构。

8.根据权利要求1的负极活性物质，其中所述碳涂层包含低于0.1％重量的氢。

9.根据权利要求1的负极活性物质，其中所述金属纳米晶体包括至少一种选自2族金属，3族金属，4族金属，及其合金中的金属。

10.根据权利要求1的负极活性物质，其中所述金属纳米晶体包括至少一种选自Si，Sn，Ge，及其合金中的金属。

11.根据权利要求1的负极活性物质，其中所述金属纳米晶体包括不与锂反应的金属。

12.根据权利要求11的负极活性物质，其中所述不与锂反应的金属包括至少一种选自Co，Fe，Ni，Cu，及Ti中的金属。

13.一种阳极，其包含权利要求1至12中任一项的负极活性物质。

14.一种锂电池，其包括阳极，该阳极包含权利要求1至12中任一项的负极活性物质。

15.一种制备负极活性物质的方法，该方法包括：

制备用有机分子覆盖的金属纳米晶体；及

碳化覆盖金属纳米晶体的有机分子，得到涂有碳层的金属纳米晶体复合物。

16.根据权利要求15的方法，其中所述用有机分子覆盖的金属纳米晶体利用化学湿式合成法制得。

17.根据权利要求15的方法，其中所述覆盖金属纳米晶体的有机分子包括选自C₂～C₁₀烷基，C₃～C₁₀芳烷基，C₃～C₁₀烷基芳基，及C₂～C₁₀烷氧基中的一种化合物。

18.根据权利要求15的方法，其中所述金属纳米晶体的直径为20nm或更低。

19.根据权利要求15的方法，其中所述覆盖金属纳米晶体的有机分子是通过在惰性气氛下烧结用有机分子覆盖的金属纳米晶体而进行碳化的。

20.根据权利要求19的方法，其中所述烧结温度为500～1000℃。

21.根据权利要求19的方法，其中所述烧结时间为1～5小时。

22.根据权利要求15的方法，其中所述用有机分子覆盖的金属纳米晶体是通过使金属纳米晶体前体与还原剂在溶液中反应制得的。

23.根据权利要求22的方法，其中所述金属纳米晶体前体的金属选自2族金属，3族金属，4族金属，及其合金。

24.根据权利要求22的方法，其中所述金属纳米晶体前体的金属包括至少一种选自Si，Sn，Ge，Al，Pb，及其合金中的金属。

25.根据权利要求22的方法，其中所述金属纳米晶体前体的金属包括不与锂反应的金属。

26.根据权利要求25的方法，其中所述不与锂反应的金属包括至少一种选自Co，Fe，Ni，Cu，及Ti中的金属。