[发明专利]负极活性材料和包含其的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种负极活性材料，包含：能够嵌入和脱嵌锂离子的活性材料核；位于所述活性材料核的表面上的导电材料；连接所述活性材料核与所述导电材料的有机连接体；和覆盖所述活性材料核和所述导电材料的至少一部分的弹性体，其中所述导电材料包含选自线形导电材料和表面导电材料中的至少一种，并且所述有机连接体是具有疏水性结构和含极性官能团的取代基的化合物。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月19日提交的韩国专利申请第10-2018-0142862号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及一种负极活性材料和一种包含所述负极活性材料的锂二次电池。更特别地，本发明涉及：一种负极活性材料，其中导电材料通过有机连接体和弹性体稳定地附着；和一种包含所述负极活性材料的锂二次电池。

背景技术

由于化石燃料的使用迅速增加，对使用替代能源或清洁能源的需求日益增长，并且为了满足这种日益增长的需求，使用电化学反应的发电和蓄电领域正在得到最积极的研究。

利用这种电化学能量的电化学装置的代表性实例是二次电池，并且其应用领域正在逐渐扩大。近来，随着诸如便携式计算机、移动电话、照相机等的便携式装置的技术开发以及对便携式装置的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加，并且在这样的二次电池中，具有高能量密度的锂二次电池(即具有高容量的锂二次电池)已经被广泛研究、商业化并被广泛使用。

通常，二次电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。作为构成锂二次电池的正极的正极活性材料，使用了诸如LiCoO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄或LiCrO₂的金属氧化物，并且作为构成负极的负极活性材料，使用了诸如金属锂、碳类材料(例如石墨、活性碳等)、硅氧化物(SiO_x)等的材料。在该负极活性材料中，最初主要使用金属锂，但由于随着充电-放电循环的进行，出现锂原子在金属锂表面上生长、损坏隔膜并因此损坏电池的现象，因此最近主要使用碳类材料。然而，由于碳类材料具有容量小、理论容量仅约400mAh/g的缺点，因此已经进行了各种研究以用高容量材料诸如具有高理论容量(4,200mAh/g)的硅(Si)等代替这样的碳类负极活性材料。

然而，存在以下问题：由于具有高容量的材料在充电和放电期间会发生过度的体积变化，因此会在电极中引起电短路，并且会出现厚且不稳定的固体电解质界面(SEI)生长并导致电池性能下降的现象。

常规地，为了解决此问题，已经尝试了在硅类粒子的表面上形成碳涂层的方法或使用额外的导电材料的方法。

然而，形成碳涂层的方法具有以下问题：由于形成碳涂层需要施加热的过程，因此在硅类粒子中产生裂纹或降低孔隙率，从而降低效率；使用额外的导电材料的方法具有以下问题：随着导电材料的量增加，导电材料发生聚集。

因此，如韩国公开专利申请第10-2016-0149862号中所公开的，已经尝试了通过在碳涂层上进一步提供聚合物复合材料来进一步加强对体积变化的控制的方法。然而，即使提供了额外的聚合物复合材料，也并不容易控制体积变化，相反可能出现活性材料的导电性降低、导致电阻增加并且电池的容量保持率降低的问题。此外，由于硅类粒子被过度涂覆，使得锂离子不容易嵌入，因此存在容量降低的问题。

因此，需要开发一种新技术，其能够解决可能由高容量负极活性材料的体积变化而引起的诸如电极中的电短路、性能下降现象等问题。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国公开专利申请第10-2016-0149862号

发明内容

[技术问题]