可再充电锂电池用负极活性物质、其制备方法和使用它的可再充电锂电池技术

本发明专利技术涉及一种用于可再充电锂电池的负极活性物质、制备该物质的方法和使用该物质可再充电锂电池。本发明专利技术提供了用于可再充电锂电池的负极活性物质，该负极活性物质包含高度结晶的球形天然石墨，其中，拉曼R值为大于等于0.03且小于等于0.15，并且内部孔隙率(ml/g)为0.15或更小。该拉曼R值是指在拉曼光谱分析中通过在1580cm-1附近的峰Pg的强度Ig与在1360cm-1附近的峰Pd的强度Id测量的强度比R(R＝Id/Ig)。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】可再充电结电池用负极活性物质、其制备方法和使用"S的 可再充电结电池 相关申请的交叉引用 本申请要求于2013年12月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第 10-2013-0150098号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。
W下公开涉及用于可再充电裡电池的负极活性物质、制备所述负极活性物质的方 法和使用所述负极活性物质的可再充电裡电池。
技术介绍
作为用于可再充电裡电池的负极活性物质，主要使用碳类材料。W前，作为用于可 再充电裡电池的负极活性物质，已经使用了能够嵌入和脱嵌裡的结晶碳材料，包括人造石 墨、天然石墨。与裡相比，石墨具有-0.2V的低放电电压，因此在裡电池的能量密度方面提 供了优势，该是因为使用石墨作为负极活性物质的电池表现出3. 6V的放电电压。而且，石 墨因其优异的可逆性已经被广泛地用来改善可再充电裡电池的循环寿命。 在天然石墨的情况中，由于廉价和与人造石墨相似的电化学特性，它作为负极活 性物质具有高效率。然而，天然石墨因其片状形状而具有大的表面积和完全暴露的边缘。 因而，当天然石墨应用于负极活性物质时，会发生电解液渗透或分解的反应。因此，边缘表 面剥离或破坏，因而最终显然发生了非可逆反应。此外，当它被制作为电极板时，石墨活性 物质被水平压制并且定位于集电器上，所W不容易浸溃电解质溶液并且会劣化充-放电特 性。 因此，天然石墨通过后处理工艺被转换为平滑的表面形式，例如转换为球形，W减 少不可逆反应和改善电极的可加工性。而且，经过涂布通过热处理的低结晶的碳，例如渐 青，可防止石墨的边缘表面暴露并保护其由电解液引起的破坏，并且还减少了不可逆反应。 通过将低晶体碳涂布到球形天然石墨而制备负极活性物质的方法在大多数负极物质的制 造中是普通的方法。 然而，由上述方法制造的负极活性物质具有W下问题：集电器上的负极活性物质 在裡嵌入和解吸附的过程中经过重复的体积膨胀和收缩而容易劣化。结果，不可逆的容量 增加引起循环寿命特性的劣化和体积增加。因此，需要开发在产品寿命期间具有抑制的体 积膨胀和非劣化的循环寿命特性的负极活性物质。
技术实现思路
本专利技术涉及用于可再充电裡电池的负极活性物质、制备所述负极活性物质的方法 和使用所述负极活性物质的可再充电裡电池。更具体地，本专利技术涉及用于可再充电裡电池 的负极活性物质、制备所述负极活性物质的方法和使用所述负极活性物质的可再充电裡电 池，所述负极活性物质通过高密度各项同性压制具有控制的晶体结构的球形天然石墨而制 造。 本专利技术的一个示例性实施方式提供了用于可再充电裡电池的负极活性物质，所述 负极活性物质包含高度结晶的球形天然石墨，其中，拉曼（Raman)R值为大于等于0. 03且小 于等于0. 15,并且内部孔隙率（ml/g)为0. 15或更小。更具体地，所述内部孔隙率可为0. 15 或更小，其为2ym或更小的粒径的内部孔隙率。 所述拉曼R值是指在拉曼光谱分析中，通过在1580cnTi附近的峰Pg的强度Ig与 在1360cnTi附近的峰Pd的强度Id测量的强度比R巧二IcVlg)。 所述高度结晶的球形天然石墨可为球形天然石墨的氧化形式。 所述高度结晶的球形天然石墨可为通过等静压机减小了内部孔的形式。 所述高度结晶的球形天然石墨的振实密度（g/cm3)可为大于等于1. 0且小于等于 1. 5。 所述高度结晶的球形天然石墨的平均粒径可为5ym至30ym。 本专利技术的另一个示例性实施方式提供了制备用于可再充电裡电池的负极活性物 质的方法，所述方法包括制备天然石墨；通过所述天然石墨的热处理获得高度结晶的天然 石墨；通过等静压机致密化所述高度结晶的天然石墨；研磨致密化后的高度结晶的天然石 里 垂〇 所述通过所述天然石墨的热处理获得高度结晶的天然石墨可在40(TC至70(TC的 温度下进行。 所述通过所述天然石墨的热处理获得高度结晶的天然石墨可在包括氧气或能够 氧化石墨的物质的气相或固相的氧化条件下进行。 所述通过等静压机致密化所述高度结晶的天然石墨可在SOMI^a或更大的压力下 进行。 所制备的负极活性物质的拉曼R值可为大于等于0.03且小于等于0. 15,并且所制 备的物质的内部孔隙率（ml/g)可为0. 15或更小。 所述拉曼R值是指在拉曼光谱分析中，通过在ISSOcnfi附近的峰Pg的强度Ig与 在1360cnTi附近的峰Pd的强度Id测量的强度比R巧二IcVlg)。 所制备的负极活性物质的振实密度（g/cm3)可为大于等于1. 0且小于等于1. 5。 所制备的负极活性物质的平均粒径可为5ym至30ym。 本专利技术的又一个示例性实施方式提供了可再充电裡电池，所述可再充电裡电池包 括；含有W上本专利技术的示例性实施方式的用于可再充电裡电池的负极活性物质的负极；正 极；和电解液。 可提供通过球形天然石墨（具有控制的晶体结构）的高密度颗粒化而具有高振实 密度特性并且通过体积膨胀的抑制而具有长循环寿命特性的负极活性物质。【附图说明】 图1为根据本专利技术的一个示例性实施方式的可再充电裡电池的分解透视图。【具体实施方式】 下文，详细说明了本专利技术的实施方式。然而，叙述该些实施方式是出于示例性目 的，本专利技术并不限于此。因此，本专利技术将由w下要描述的所附权利要求的范围来限定。 由于需要长期使用裡电池的产品（例如智能手机或电动车）普及，对可再充电裡 电池的长循环寿命特性的需求增加了。而且，在其外观是由铅袋状电池单元组成的电池的 情况中，例如可再充电裡电池之一的聚合物电池，在其循环寿命过程中的体积膨胀的抑制 是最重要的因素之一。 然而，可再充电裡电池的主要成分石墨，由于各种原因，例如在裡嵌入的过程中由 裡的溶胀的重复收缩和脱嵌引起的石墨颗粒之间的微弱结合，存在循环寿命劣化和其体积 增加的一些问题，W及由于在石墨表面和内部孔中SEI(固体电解质中间相）的增长，存在 体积膨胀的问题。 详细地，因为天然石墨为片状晶体并且它具有高取向性，所W由于在电极板上的 输出劣化而难W应用于电池。因此，通常，天然石墨通过转变为球形由用于可再充电裡电池 的负极活性物质制备。 然而，将天然石墨转变为球形的过程引起晶体结构上的缺陷和内部孔。因此，电池 的性能会由晶体结构上的缺陷和与电解液的副反应而劣化。 为克服该些问题，本专利技术人通过氧化作用去除球形天然石墨的晶体结构的缺陷部 分，W及通过等静压机（CIP或HI巧致密化（减小内部孔），已经开发了改善的用于可再充 电裡电池的负极活性物质。 详细地，本专利技术的一个示例性实施方式提供了用于可再充电裡电池的负极活性物 质，其包含；高度结晶的球形天然石墨，其中，拉曼（Raman)R值为大于等于0. 03且小于等于 0. 15,并且内部孔隙率（ml/g)为0. 15或更小。[003引拉曼R值是指在拉曼光谱分析中，通过在1580細1附近的峰Pg的强度Ig与在 1360cnTi附近的峰Pd的强度Id测量的强度比R巧二IcVlg)。 高度结晶的球形天然石墨可为球形天然石墨的氧化形式。详细地，去除了其晶体结构的缺陷部分的球形天然石墨通过在40(TC至70(TC的 当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可再充电锂电池的负极活性物质，包含：高度结晶的球形天然石墨，其中，拉曼R值为大于等于0.03且小于等于0.15，并且内部孔隙率(ml/g)为0.15或更小，所述拉曼R值是指在拉曼光谱分析中，通过在1580cm‑1附近的峰Pg的强度Ig与在1360cm‑1附近的峰Pd的强度Id测量的强度比R(R＝Id/Ig)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：权世晩，朴容台，
申请(专利权)人：浦项化工技术公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR