[发明专利]硅-碳复合负极活性材料、包括硅-碳复合负极活性材料的负极、和包括负极的二次电池

说明书

本发明涉及一种硅‑碳复合负极活性材料、包括所述硅‑碳复合负极活性材料的负极、和二次电池，其中所述硅‑碳复合负极活性材料包括：包含SiO_X(0≤X2)的核、覆盖所述核的表面的至少一部分的碳层、位于所述碳层上的碳纳米管结构、和涂覆所述碳纳米管结构的至少一部分的聚偏二氟乙烯，其中所述碳纳米管结构具有通过并排布置和结合2至5,000个单壁碳纳米管单元而形成的结构，并且所述碳纳米管结构的一部分结合至所述碳层。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年4月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0048937号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。

技术领域

本发明涉及一种硅-碳复合负极活性材料，以及包括所述硅-碳复合负极活性材料的负极和二次电池，其中所述硅-碳复合负极活性材料包括：包含SiO_X(0≤X2)的核、覆盖所述核的表面的至少一部分的碳层、位于所述碳层上的碳纳米管结构、和涂覆所述碳纳米管结构的至少一部分的聚偏二氟乙烯，其中所述碳纳米管结构具有通过并排布置和结合2至5,000个单壁碳纳米管单元而形成的结构，并且所述碳纳米管结构的一部分结合至所述碳层。

背景技术

近年来，随着移动装置的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。因此，已经对可以满足各种需要的电池进行了各种研究。特别是，对于作为这些装置的电源的具有高能量密度和优异寿命和循环特性的锂二次电池已经进行了积极的研究。

锂二次电池是指在具有插置在正极和负极之间的微孔隔板的电极组件中包括含有能够嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料的正极、含有能够嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料的负极、和含有锂离子的非水电解质的电池。

同时，由于仅通过负极活性材料不能确保负极的导电性，因而存在电池电阻过高的问题。因此，通常负极还包括导电材料。通常，主要使用诸如碳黑之类的点型导电材料，并且为了通过进一步提高导电性来提高电池的容量，也使用诸如碳纳米管和碳纳米纤维之类的线型导电材料。

单壁碳纳米管是线型导电材料的一个示例并且由于其细长形状而提高了负极活性材料层中的导电性。因此，通常，通过将单壁碳纳米管完全分散而得到的分散体来制备负极浆料，然后通过所述负极浆料来制备负极活性材料层。

然而，当电池重复充电和放电时，由于负极活性材料的重复体积膨胀/收缩导致单壁碳纳米管断开，因而存在难以维持负极活性材料层中的导电网络的问题。特别地，当使用硅基活性材料作为负极活性材料以提高电池的容量时，由于电池的充电/放电导致硅基活性材料的体积过度增加，使得单壁碳纳米管断开的现象更加严重。因此，导电网络被阻塞或减少，这降低了电池的寿命特性。此外，单壁碳纳米管存在于硅基活性材料的表面周围，因此不能顺利地起到将相邻的负极活性材料彼此导电连接的作用。

因此，需要一种在使用硅基活性材料时能够提高电池寿命的新方法。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供一种能够提高电池的寿命特性的硅-碳复合负极活性材料。

本发明的另一方面提供一种包括所述硅-碳复合负极活性材料的负极。

本发明的另一方面提供一种包括所述负极的二次电池。

技术方案