[发明专利]可再充电锂电池用负极活性材料及其可再充电锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于可再充电锂电池的负极活性材料，和包含该活性材料的可再充电锂电池。本发明更具体涉及包括锂钒复合氧化物负极活性材料的可再充电锂电池。

背景技术

通常，常规的可再充电锂电池包括锂钻氧化物LiCoO₂作为正极活性材料，石墨作为负极活性材料，非水溶液作为电解液。可再充电锂电池已经广泛用作诸如移动电话、数码相机、数码摄像机、便携式电脑合其他便携式设备的电子设备以及用于电备份装置(electrical bak-up)的电源。

诸如人造或天然石墨、硬碳等的碳类材料已被用于可再充电锂电池的负极活性材料。与锂相比，这些碳类材料中的石墨由于具有0.2V的低放电电势，从而提高了电池的放电电压和能量密度。所以，包含以石墨作为负极活性材料的电池具有3.6V的较高的平均放电电势和优良的能量密度。

此外，由于石墨出色的可逆性而保证了电池更好的循环寿命，所以在上述碳类材料中，石墨的应用最为广泛。

然而，由于石墨的密度较低(理论密度：2.2g/cc)，使得用于电池时包含石墨作为负极活性材料的负极具有单位体积的低能量密度，从而导致了低容量。

为了改进这个问题，最近对氧化物负极进行了实质性的研究。例如，在Yamamoto等的名称为“锂二次电池，用于该电池的负极材料及其制备方法”的于2002年8月2日公开的日本专利公开号为2002-216753的日本专利中公开了负极活性材料Li_aMg_bVO_c(其中：0.05≤a≤3，0.12≤b≤2，2≤2c-a-2b≤5)。

然而，这个常规氧化物负极活性材料不具有足够的单位体积能量密度或容量，用作负极时不能为电池提供不令人满意的性能。

所以，需要对氧化物负极材料，其性能、特性和应用进行进一步的实质性研究。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的负极活性材料和包括该改进的负极活性材料的可再充电锂电池。

另一个目的是提供一种由改进的负极活性材料形成的负极以及包括该负极的可再充电锂电池。

本发明的一个实施方式提供了一种用于可再充电锂电池的负极活性材料，由于该负极活性材料的单位体积的高能量密度、长循环寿命和优异的安全性，所述可再充电锂电池具有高容量。

本发明的另一个实施方式提供了一种包括含有锂钒复合氧化物的负极活性材料的可再充电锂电池。

本发明的实施方式并不限于上述技术目的，并且本领域普通技术人员能够理解其他技术目的。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于可再充电锂电池的负极活性材料，包括用组分Li_xM_yV_zO_2+d(其中0.1≤x≤2.5，0≤y≤0.5，0.5≤z≤1.5，0≤d≤0.5，M选自由Al、Cr、Mo、Ti、W、Zr及其组合所组成的组中)表示的锂钒复合氧化物，和一种附着到所述锂钒复合氧化物表面上的化合物。所述化合物包括选自由元素周期表中2～15族元素及其组合所组成的组中的元素。

所述化合物可包括选自由Zr、Mg、Al、Y及其组合所组成的组中的元素。

所述化合物可为选自由含有选自由Zr、Mg、Al、Y及其组合所组成的组中的元素的氧化物、氮化物、卤化物、硫化物、氢氧化物及其组合所组成的组中的一种。

所述化合物可选自由氧化钇(Y₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)及其组合所组成的组中。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种可再充电锂电池，包括含有正极活性材料的正极、含有上述负极活性材料的负极和非水电解液。