[发明专利]包含氧化硅复合物的用于非水电解质二次电池的负极活性物质及其制备方法

说明书

本发明涉及用于非水电解质二次电池的负极活性物质，本发明实施例的用于非水电解质二次电池的负极活性物质包含硅、氧化硅(SiO_x，0＜x≤2)以及硅酸镁，在上述氧化硅复合物的内部含有直径为50nm～300nm的气孔，本发明的包含上述氧化硅复合物的用于非水电解质二次电池的负极活性物质通过内部气孔起到缓冲在充电过程中的膨胀作用，从而解决溶胀问题，通过使在充电及放电时因膨胀和收缩而产生的应力集中在内部气孔来有效控制体积膨胀，由此，可提高锂二次电池的寿命特性。

技术领域

本发明涉及包含氧化硅复合物的用于非水电解质二次电池的负极活性物质及其制备方法。

背景技术

最近，作为便携式小型电子设备电源而备受瞩目的锂二次电池是一种高能源密度的电池，通过使用有机电解液能够比现有碱水溶液的电池释放高出2倍以上的放电电压。

作为锂二次电池的正极活性物质，主要使用LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNi_1-xCo_xO₂(0＜x＜1)等由可嵌入锂的过渡金属组成的氧化物，作为负极活性物质可适用能够插入及脱离锂的包括人造石墨、天然石墨及硬碳在内的多种形态的碳类材料。

虽然作为锂二次电池的负极材料主要使用石墨，但由于石墨的单位质量平均容量小，只有372mAh/g，所以难以实现锂二次电池的高容量化。

作为能够代替碳类负极活性物质的新型材料，硅(Si)、锡(Sn)、铝(Al)、锑(Sb)等金属材料正在研究当中。这种金属材料可通过与锂(Li)间的合金化/非合金化反应来实现充电/放电，相比作为常规负极活性物质的石墨(graphite)可呈现出更高容量。但硅(Si)、锡(Sn)、铝(Al)、锑(Sb)等金属在与锂(Li)进行合金化/非合金化反应的过程中可引起大体积膨胀及收缩，因此具有如下问题，即，因未分化、丧失导电路径(path)等可引起寿命特性的降低。尤其，在放电容量(4200mAh/g)、放电电压(0.4V)的层面上，虽然硅(Si)作为高容量负极材料的物质最为合适，但当向物质内插入(充电)锂(Li)离子时引起的约400％的大体积膨胀可导致活性物质的退化(pulverization)，从而导致寿命特性的急剧下降。

作为现有专利技术的有专利公开公报第10-2014-0042146号(公开日为2014年04月07日)。

发明内容

为了解决如上所述的现有技术的问题，本发明的目的在于，提供包含能够防止因锂的体积膨胀和收缩而导致寿命急剧劣化的新型氧化硅复合物的用于非水电解质二次电池的负极活性物质。

并且，本发明的再一目的在于，提供用于制备包含氧化硅复合物的用于非水电解质二次电池的负极活性物质的制备方法。

并且，本发明的另一目的在于，含有包含上述氧化硅复合物的用于非水电解质二次电池的负极活性物质的非水电解质锂二次电池。

根据本发明实施例的用于非水电解质二次电池的负极活性物质包含硅、氧化硅(SiO_x，0＜x≤2)以及硅酸镁，在内部包含含有直径为50nm～300nm的气孔的氧化硅复合物。

图1为用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)拍摄本发明实施例的氧化硅复合物的表面的图。参照图1，本发明实施例的用于非水电解质二次电池的负极活性物质作为包含氧化硅复合物的负极活性物质，上述氧化硅复合物包含硅、氧化硅(SiO_x，0＜x≤2)及碳酸镁，在内部包含含有直径为50nm～300nm的气孔的氧化硅复合物。

本发明的上述包含氧化硅复合物的非水电解质二次电池负极活性物质的内部的气孔可通过图像处理来显示。