非水电解液可再充电电池用负极活性材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于非水电解液可再充电电池的负极活性材料及其制备方法，该方法包括：混合钒化合物和锂化合物，然后对所得混合物进行第一焙烧以得到具有层状岩盐型结构的Ｌｉ↓［１．０］（Ｖ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］）↓［１．０］Ｏ↓［２］，其中０．５≤ｘ≤１．０，０≤ｙ≤０．５，ｘ＋ｙ＝１，且Ｍ选自元素周期表第２到第１５族中的元素以及所述元素的组合所形成的组中；将锂化合物加入所述Ｌｉ↓［１．０］（Ｖ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］）↓［１．０］Ｏ↓［２］中，然后对所得产物进行第二焙烧。所述根据本发明专利技术的用于非水电解液可再充电电池的负极活性材料具有高结晶度、优异的高倍率充放电特性和优异的充放电循环寿命特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于非水电解液可再充电电池的负极活性材料的制备方法 以及由此制备的用于非水电解液可再充电电池的负极活性材料。本专利技术更具 体地涉及用于非水电解液可再充电电池的，具有高结晶度、优异的高倍率充 放电特性和优异的充放电循环寿命特性的负极活性材料的制备方法，以及由
技术介绍
对于可再充电锂电池的负极活性材料，诸如人造和天然石墨、硬碳等各 种碳类材料已被使用，其均可嵌入和解嵌锂离子。为了提供高容量可再充电 电池，已经努力改进碳类活性材料的效用以及单位电极体积的电荷密度。然而，这种材料的容量接近石墨的理论容量(372mAh/g),并且电荷密度的 改进也达到了极限，所以难以用目前的碳材料来提供高容量电池。是由于电极膨胀和收缩带来的较大应力使这样的材料的应用还未能实现。由于电极膨胀和收缩引起的应力小，锂钒氧化物作为 一种高容量材料受 到关注。然而，这种材料在充放电期间发生氧化物结构的改变，由于这种结 构恶化会显示出容量的下降(日本专利公开No. 2003-68305 )。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方式，提供一种用于非水电解液可再充电电池的负 极活性材料的制备方法，所述负极活性材料具有高结晶度、优异的高倍率充放 电特性和优异的充放电循环寿命特性。根据本专利技术的另一个实施方式，提供一种根据上述方法制备的用于非水电解液可再充电电池的负极活性材料。根据本专利技术的又一个实施方式，提供一种包括所述负极活性材料的用于非 水电解液可再充电电池的负极和非水电解液可再充电电池。本专利技术的一个实施方式提供一种用于非水电解液可再充电电池的负极活 性材料的制备方法，该方法包括混合钒化合物和锂化合物，然后对所得混合物进行第一焙烧以得到具有层状岩盐型结构的Li,.o(VxMyV()02 (其中0.5^c^1.0， 0Sy^).5, x+y=l，且M选自元素周期表第2到第15族中的元素以及所述元素的组 合所形成的组中)；将锂化合物加入所述Lii.o(VxMy)Lo02中，然后对所得产物进 行第二焙烧。如上所述，进行两次焙烧过程，从而可提供具有优异的高倍率充放电特性 和优异的充放电循环寿命特性的用于非水电解液可再充电电池的负极活性材料。第一焙烧过程提供了化学计量稳定的LiLQ(VxMy)Lo02，其具有确定的层状岩盐型结构，该结构具有较少的晶格空位缺陷，在这些缺陷处，电子不会在固体 能带占据满带的高点(upper site)。在第二焙烧过程中，过量的锂离子被引入 晶体的晶格中，从而显著提高了锂钒氧化物的结晶度，并提供高容量材料。当LiLo(VxMy)Lo02中y为0时，在第二焙烧过程中，将锂化合物和包含选自合物加入Lh.oVL()02中，然后焙烧得到的混合物。所述锂化合物可为选自如下组中的化合物碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、 石危酸锂、亚辟u酸锂、醋酸锂、氟化锂、氯化锂、溴化锂、^典化锂、醇锂和它们 的混合物。所述选自元素周期表第2到第15族的元素可以是选自Mg、 Zr、 Ti、 Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Nb、 Mo、 Ta、 W及其组合所形成的组中的元素。 第二焙烧过程可在90(TC或更高温度下进行。材料是用CuKa的X射线衍射测定的在(003 )面的半峰全宽为0.20度或更小的锂钒氧化物。所述锂钒氧化物由通式LiaMbVc02+d表示，其中0.1 ^a^2.5 ， O^b^O.5 ， 0.5Sd.5， 0Sc^0.5,且M选自元素周期表第2到第15族的元素所形成的组中。所述负极活性材料具有的I(003)/I(104)的强度比在0.3 ~ 3的范围，其中1(003) 是采用CuKa的在(003)面的X射线衍射峰的强度，1(104)是采用CuKa的在(104) 面的X射线衍射峰的强度。当升高温度时用差示扫描量热仪(DSC)进行测量，所述负极活性材料在 70~150°C、优选在70~ 110。C具有吸热峰。当升高温度时用差示扫描量热仪(DSC)进行测量，所述负极活性材料具 有10~ 100 J/g的吸热峰。根据本专利技术的另一个实施方式，提供一种包括所述负极活性材料的用于非 水电解液可再充电电池的负^l。根据本专利技术的又一个实施方式，提供一种包括所述负极的非水电解液可再 充电电;也。本专利技术提供一种用于非水电解液可再充电电池的锂钒氧化物类负极活性 材料，其具有高结晶度、优异的高倍率充放电特性和优异的充放电循环寿命特性。所迷用于非水电解液可再充电电池的负极活性材料可提供高容量可再 充电电池。附图说明图1是根据本专利技术一个实施方式的锂钒氧化物的制备方法的流程图。 图2是根据常规方法的锂钒氧化物制备方法的流程图。具体实施例方式下面详细描述才艮据本专利技术一个实施方式的非水电解液可再充电电池。 可再充电电池可制成硬币、纽扣、片状、圓柱状、扁平和棱柱形等形式。 可再充电电池包括正极、电解液、隔板和负极。正极包括活性材料，例如含有Li和诸如Ti、 Mo、 W、 Nb、 V、 Mn、 Fe、 Cr、 Ni、 Co等过渡元素的复合氧化物或复合辟"t物，钒氧化物，诸如共轭聚合 物、谢夫尔(chevrel)相化合物等有机导电材料。电解质溶液包括含有溶于有机溶剂中的锂盐的非水电解液、聚合物电解 液、无机固体电解液以及包含聚合物电解液和无机固体电解液的复合材料的一> 水电解液。非水电解液的溶剂包括线性酯类，如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲 酯、碳酸二乙酯、碳酸曱乙酯等；Y-内酯类，如，丁内酯；线性醚类，如l，2-二 甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、乙氧基曱氧基乙烷等；环醚类，如四氢呋喃； 和腈类，如乙腈。非水电解液含有锂盐溶质，如LiAsF6、 LiBF4、 LiPF6、 LiAlCl4、 LiC104、 LiCF3S03、 LiSbF6、 LiSCN、 LiCl、 LiC6H5S03、 LiN(CF3S02)2、 LiC(CF3S02)3、LiC4P9S03等。隔板可为由诸如聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃形成的多孔聚合物膜，或者玻璃纤维(glass filter)、无纺布等的多孔材料。负极包括负极活性材料的粉末，其中包含根据本专利技术一个实施方式的锂钒 氧化物类材料以及诸如导电剂、粘合剂、填料、分散剂、离子传导剂、增压剂 (pressure enhancer)等添力口剂。导电剂包括石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑(ketjen black)、碳纤维、金属 粉末等。粘合剂包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯等。其他负极活性材料可与多种添加剂和锂钒氧化物类负极活性材料一起使用。上述其他负极活性材料包括诸如人造石墨或天然石墨等碳材料。 根据本专利技术一个实施方式的负极活性材料和其他负极活性材料相结合，从而可以改进充放电循环特性或高倍率放电特性。然后，所述锂钒氧化物类负极活性材料和各种添加剂被加入诸如水或有机溶剂等溶剂中以制备浆料或膏体。所述浆料或膏体利用刮刀等涂敷到电极支撑基板上，然后干燥并压制以制造负极。电极支撑基板包括薄膜；由铜、镍、不锈钢等形成的片材或网状材料；或者由^f灰纤维形成的片材或网状材料。不使用电极支撑基板时，所述浆料或膏体可压制成球粒以提供负极。锂钒氧化物类负极活性材料可为具有通式L"MbVc02+d的锂钒氧化物，其中0.1SaS2.5, 0SbS0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于非水电解液可再充电电池的负极活性材料的制备方法，包括：　混合钒化合物和锂化合物，然后对所得混合物进行第一焙烧以得到具有层状岩盐型结构的Ｌｉ↓［１．０］（Ｖ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］）↓［１．０］Ｏ↓［２］，其中０．５≤ｘ≤１．０，０≤ｙ≤０．５，ｘ＋ｙ＝１，且Ｍ选自元素周期表第２到第１５族中的元素以及所述元素的组合所形成的组中；和　将锂化合物加入所述Ｌｉ↓［１．０］（Ｖ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］）↓［１．０］Ｏ↓［２］中，然后对所得产物进行第二焙烧。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：户北哲生，前田英明，小林直哉，金性洙，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]