BRPI0411397B1 - "material de anodo, célula secundária de lítio e método para preparar o material de anodo" - Google Patents

"material de anodo, célula secundária de lítio e método para preparar o material de anodo" Download PDF

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Abstract

"material de anodo para célula secundária de lítio com alta capacidade". descreve-se um material de anodo que compreende uma camada de núcleo de metal capaz de intercalação/de-intercalação repetitiva de lítio; uma camada de carbono amorfo recoberta sobre a superfície da camada de núcleo de metal; e uma camada de carbono cristalino recoberta na camada de carbono amorfo. o material de anodo não só mantém uma alta capacidade de carga/descarga, que é uma vantagem de um material de anodo baseado em metal, mas também inibe mudanças no volume de uma camada de núcleo de metal causadas por intercalação/de-intercalação repetitiva de lítio em virtude de uma camada de carbono amorfo e uma camada de carbono cristalino, melhorando assim as características de ciclo de vida das células.

Description

"MATERIAL· DE ANODO, CÉLULA SECUNDÁRIA DE LÍTIO E MÉTODO PARA PREPARAR O MATERIAL DE ANODO" A presente invenção se refere a um material de anodo para uma célula secundária de lítio, e uma célula secundária de lítio usando tal material de anodo.
Descrição do Estado da Técnica Atualmente, materiais carbonáceos são usados como materiais de anodo para células secundárias de lítio. Porém, é necessário usar um material de anodo com uma capacidade mais alta de maneira a melhorar a capacidade de um célula secundária de lítio.
Com a finalidade de satisfazer tal exigência, os metais capazes de formar eletroquimicamente ligas com o lítio, por exemplo, Si, Al, etc., tendo uma capacidade de carga/descarga mais alta, podem ser considerados para uso como materiais de anodo. Porém, tais materiais de anodo baseados em metal sofrem extremas mudanças de volume, à medida em que a intercalação/de-intercalação de lítio progride, e assim os materiais ativos ficam bem divididos e as células de lítio, dessa forma, apresentam pobres características de ciclo de vida. 0 documento de patente japonês n° 2001-297757 descreve um material de anodo compreendendo essencialmente uma fase α (por exemplo Si) consistindo em pelo menos um elemento capaz de intercalação/de-intercalação de lítio, e uma fase β que é um composto inter-metálico ou solução sólida do elemento com outro elemento (b).
Porém, o material de anodo de acordo com o estado da arte anterior não pode prover um ciclo de vida com características suficientes e aceitáveis, e assim não pode ser usado como um material de anodo prático para um célula secundária de lítio.
Breve Descrição dos Desenhos A fig. 1 é uma vista em corte seccional de um material de anodo de acordo com uma forma de incorporação preferida da presente invenção. A fig. 2 é um gráfico que mostra as características de ciclo de vida das células obtidas do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 1. A fig. 3 é um gráfico que mostra as características de ciclo de vida das células obtidas do Exemplo 2 e do Exemplo Comparativo 2. A fig. 4 é uma fotografia de MEE (microscópio de esquadrinhamento por elétrons) mostrando a superfície de partículas do material de anodo obtido do Exemplo 2, antes da carga/descarga (A) e depois de três ciclos de carga/descarga (B). A fig. 5 é uma fotografia de MEE que mostra a superfície de partículas do material de anodo obtida do Exemplo Comparativo 2, antes da carga/descarga (A) e depois de três ciclos de carga/descarga (B). A fig. 6 é uma fotografia de MTE (microscópio de transmissão por elétrons) do material de anodo obtido do Exemplo 1. A fig. 7 é um gráfico que mostra as características de ciclo de vida das células obtidas do Exemplo 1 e dos Exemplos Comparativos 3 e 4.
Objetivos da Invenção A presente invenção foi desenvolvida devido aos problemas acima mencionados, e é um objetivo da presente invenção prover um material de anodo para um célula secundária de lítio tendo uma alta capacidade de carga/descarga e excelentes características de ciclo de vida. É outro objetivo da presente invenção prover um material de anodo para um célula secundária de lítio, o material de anodo incluindo uma camada de metal (camada de núcleo) capaz de repetitiva intercalação/de-intercalação de lítio, a superfície da qual é parcialmente ou totalmente recoberta com materiais carbonáceos amorfos e materiais carbonáceos cristalinos, sucessivamente. Usando o material de anodo supracitado, é possível inibir mudanças de volume de um metal causadas pelo progresso da intercalação/de-intercalação de lítio e manter uma alta condutividade de elétrons entre as partículas do material de anodo, provendo assim uma alta capacidade de carga/descarga e excelentes características de ciclo de vida.
Ainda é outro objetivo da presente invenção prover um célula secundária de lítio usando o material de anodo acima mencionado.
De acordo com um aspecto da presente invenção, é provido um material de anodo compreendendo: uma camada de núcleo de metal capaz de repetitiva intercalação/de-intercalação de lítio; uma camada de carbono amorfo recobrindo a superfície da camada de núcleo de metal; e uma camada de carbono cristalino recobrindo a camada de carbono amorfo. De acordo com outro aspecto da presente invenção, é provida um célula secundária de lítio usando o material de anodo acima descrito.
De acordo com a presente invenção, a camada de núcleo de metal pode prover uma alta capacidade de carga/descarga.
Adicionalmente, a camada de carbono amorfo e a camada de carbono cristalino podem inibir mudanças no volume de um metal causadas pelo progresso da intercalação/de-intercalação de lítio, melhorando assim as características de ciclo de vida.
Mesmo se uma camada de metal, por exemplo uma camada de metal formada por Si, tem condutividade de elétrons e condutividade de íons de lítio para permitir a intercalação/de-intercalação de lítio, a condutividade de elétrons, neste caso, é muito baixa para permitir um progresso homogêneo de intercalação/de-intercalação de lítio. Então, as propriedades de intercalação/de-intercalação de lítio podem ser melhoradas formando uma camada de carbono cristalino para reduzir a resistência de contato entre uma camada de material ativa e um coletor corrente, e a resistência de contato entre as partículas de material ativo.
As camadas de cobertura incluindo a camada de carbono amorfo e a camada de carbono cristalino podem recobrir parcialmente ou totalmente a superfície da camada de núcleo de metal.
Enquanto isso, o material de anodo compreende preferivelmente a camada de núcleo de metal, a camada de carbono amorfo e a camada de carbono cristalino, do núcleo até a superfície, sucessivamente.
Em seguida, a presente invenção será explicada em detalhes. ■ A fig. 1 é uma vista seccional de um material de anodo de acordo com uma forma de incorporação preferida da presente invenção. Como pode ser visto na fig. 1, a superfície de um metal capaz de carga/descarga eletromecânica é recoberta com uma camada de superfície que consiste em uma camada de carbono amorfo e uma camada de carbono cristalino.
Os metais para formar a camada de núcleo de metal podem incluir pelo menos um metal selecionado do grupo que consiste em Si, Al, Sn, Sb, Bi, As, Ge e Pb ou uma liga destes. Porém, não há nenhuma limitação particular nos metais, contanto que eles sejam capazes de intercalaçâo/de-intercalação eletroquímica e reversível de lítio. 0 carbono amorfo pode incluir materiais carbonáceos obtidos por tratamento de calor de breu de piche de carvão, breu de petróleo e vários materiais orgânicos. 0 carbono cristalino pode incluir grafite natural, grafite artificial, etc. tendo um alto grau de grafitação, e tais materiais baseados em grafite podem incluir MCMC (Micro-Contas de Meso-Carbono), fibra de carbono e grafite natural.
Preferivelmente, a relação de 1 em peso entre a camada de núcleo de metal e a camada de carbono amorfo e a camada de carbono cristalino é de 90-101:0,1-501:9-90%. Se a camada de núcleo está presente em uma quantidade menor que 101 em peso, a capacidade reversível é baixa, e assim não é possível prover um material de anodo tendo uma alta capacidade. Se a camada de carbono cristalino está presente em uma quantidade menor que 9% em peso, não é possível assegurar condutividade suficiente. Se a camada de carbono amorfo está presente em uma quantidade menor que 0,1% em peso, não é possível inibir suficientemente a expansão de metal, enquanto se estiver presente em uma quantidade maior que 501 em peso, há uma possibilidade para a redução de capacidade e condutividade. 0 material de anodo de acordo com a presente invenção pode ser preparado como se segue. A camada de carbono amorfo pode ser recoberta diretamente no metal formando a camada de núcleo através de um processo de deposição de um filme fino, tal como DQV (deposição química por vapor), DFV (deposição física por vapor), etc. Caso contrário, a camada de núcleo de metal é recoberta com vários precursores de material orgânico tais como breu de petróleo, breu de piche de carvão, resinas fenólicas, PVC (cloreto de polivinil), PVA (álcool de polivinil), etc., e então os precursores são tratados por aquecimento sob atmosfera inerte, a 500-1.300°C durante 30 minutos até 3 horas de modo a ser carbonizado, recobrindo assim a camada de carbono amorfo sobre a camada de núcleo de metal. Logo, para uma mistura que contém 90-98% em peso de materiais carbonáceos cristalinos e 2-10% em peso de um ligante opcionalmente com 5% em peso ou menos de um agente condutor, uma quantidade adequada de um solvente é adicionada, e a mistura resultante é misturada homogeneamente para formar uma borra. A borra é recoberta na camada de carbono amorfo e então é sêca para formar a camada carbonada cristalina.
Em uma variante, um metal formando a camada de núcleo é misturado com carbono cristalino em uma relação pré-determinada, por exemplo, na relação de 10-90%:90-10% em peso do metal para o carbono cristalino. Então, a camada de carbono amorfo e a camada de carbono cristalino podem ser formadas simultaneamente pelo uso de uma técnica tal como o método de moinho de bola, o método de fusão mecânica e outros métodos de liga mecânicos.
Os métodos de liga mecânicos proveem ligas tendo composição uniforme através da aplicação de forças mecânicas.
Preferivelmente, na camada de carbono amorfo, a distância inter-camadas (d002) de carbono é 0,34 nm ou mais e a espessura é de 5 nm ou mais. Se a espessura for menor que 5 nm, não é possível inibir suficientemente mudanças de volume da camada de núcleo de metal. Se a distância inter-camadas for menor que 0,34 nm, a própria camada de cobertura pode sofrer uma mudança extrema no volume como resultado de ciclos de carga/descarga repetitivos, e assim não é possível inibir suficientemente mudanças de volume da camada de núcleo de metal, diminuindo assim as características de ciclo de vida.
Preferivelmente, na camada de carbono cristalino, a distância inter-camadas (d002) de carbono está na faixa de 0,3354 nm a 0,35 nm. O valor mais baixo do limite é teoricamente a menor distância inter-camadas de grafite e um valor menor que o valor de limite mais baixo não existe. Adícionalmente, o carbono tendo uma distância inter-camadas maior que o valor de limite superior é pobre em condutivídade, de forma que a camada de cobertura tem baixa condutivídade, e assim não é possível obter excelentes propriedades de intercalação/de-intercalação de lítio.
Embora não haja nenhuma limitação particular na espessura da camada de carbono cristalino, a espessura varia preferivelmente de 1 mícron a 10 mícrons. Se a espessura for menor que 1 mícron, é difícil assegurar condutivídade suficiente entre partículas. Por outro lado, se a espessura for maior que 15 mícrons, os materiais carbonáceos ocupara uma maior proporção do material de anodo, e assim não é possível obter uma alta capacidade de carga/descarga. A célula secundária de lítio de acordo com a presente invenção utiliza o material de anodo acima descrito de acordo cora a presente invenção.
Era uma forma de incorporação, para preparar um anodo usando o material de anodo de acordo com a presente invenção, o pó de material de anodo de acordo com a presente invenção é misturado com um ligante e um solvente, e opcionalmente com um agente condutor e um dispersante, e a mistura resultante é agitada para formar uma pasta (borra), Então, a pasta é recoberta em um coletor feito de metal, e o coletor recoberto é comprimido e secado para prover um anodo tendo uma estrutura laminada. O ligante e o agente condutor são apropriadamente usados em uma quantidade de 1-101 em peso e 1-30% em peso, respectivamente, baseado no peso total do material de anodo de acordo com a presente invenção.
Exemplos típicos de ligante incluem politetrafluoroetileno (PTFE), fluoreto de polivínilideno (FPV) ou seus copolímeros, celulose, BEB (borracha de estireno-butadieno), etc. 0 solvente pode ser um solvente orgânico como NMP (N-metilpirrolidona}, DMF (dimetilformamida), etc., ou água dependendo da seleção do lígante.
Geralmente, negro de carbono (negro de fumo) pode ser usado como um agente condutor, e produtos comercialmente disponíveis de negro de carbono incluem a série de Negro de Acetileno da Companhia Química Chevron ou da Companhia Gulf Oil; a série de Negro de Ketjen CE da Companhia Armak; Vulcan XC-72 da Companhia Cabot; e Super P da Companhia MMM, ou similares. O coletor feito de metal inclui um metal de alta condutividade ao qual a pasta de material de anodo adere facilmente. Qualquer metal que não tem nenhuma reatividade na faixa de voltagem da célula pode ser usado. Exemplos típicos para o coletor atual incluem cobre, ouro, níquel, ligas de cobre, ou uma combinação deles, na forma de malha, chapa, etc.
Para recobrir a pasta de material de anodo sobre o coletor de metal, podem ser usados métodos convencionais ou outros métodos satisfatórios dependendo das propriedades dos materiais usados. Por exemplo, a pasta é distribuída no coletor e dispersada uniformemente com uma lâmina de uso médico, etc. Se desejado, a etapa de distribuição e as etapas de dispersão podem ser executadas em uma só etapa. Além destes métodos, um método de raoldagem por fundição, métodos de cobertura por rolagem e um método de impressão de tela podem ser selecionados. Caso contrário, a pasta é formada em um substrato separado e então é prensada ou laminada junto com o coletor. A pasta recoberta pode ser secada em um forno de vácuo a 50-200°C durante 0,5 dia até 3 dias, mas o método de secagem é meramente ilustrativo.
Enquanto isso, a célula secundária de lítio de acordo com a presente invenção pode ser preparada com um anodo obtido de acordo com a invenção usando um método geralmente conhecido por um técnico qualificado na arte. Não há nenhuma limitação particular no método de preparação. Por exemplo, um separador é inserido entre um catodo e um anodo, e um eletrólito não-aquoso é introduzido. Mais adiante, como catodo, separador, eletrólito não-aquoso, ou outros aditivos, se desejado, materiais conhecidos pelos qualificados na arte podem ser usados, respectivamente.
Materiais de catodo ativos que podem ser usados no catodo da célula secundária de litio de acordo com a presente invenção incluem óxidos de metal de transição contendo litio. Por exemplo, pelo menos um óxido selecionado do grupo que consiste em LiCo02, LíNí02, LiMn02, LíMn204, Li (NiaCobMnc) 02 {onde 0<a<l, 0<b<l, 0<c<l, a+b+c=l), LiNii-YCoY02, LiCoi_YMnY02, LiNii-YMnY02 (onde 0<Y<1), Li (NiaCobMnc) 04 (onde 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2_2Niz05, LiMn2-zCos04 (onde 0<Z<2), LiCoPCq, e LiFePCq podem ser usados.
Para preparar a célula de acordo com a presente invenção, pode ser usado um separador poroso. Particularmente, 0 separador poroso pode ser baseado em polipropleno, separadores porosos baseados em polietileno e baseados em poliolefina, porém não se limitando a estes. 0 eletrólito não-aquoso que pode ser usado na célula secundária de litio de acordo com a presente invenção pode incluir carbonatos cíclicos e carbonatos lineares. Exemplos típicos de carbonatos cíclicos incluem carbonato de etileno (CE), carbonato de propileno (CP), γ-butirolactona (GBL) ou similares. Exemplos típicos de carbonatos lineares incluem carbonato de dietila (CDE), carbonato de dimetila (CDM), carbonato de etilmetila (CEM), e carbonato de metilpropila (CMP). Se desejado, aditivos de eletrólito, tais como CV (Carbonato de Vinileno), PS (1,3-Propano Sultona), SE (Sulfito de Etileno), CHB (Cíclohexil Benzeno), etc., podem ser usados. 0 eletrólito não-aquoso da célula secundária de litio de acordo com a presente invenção inclui sais de litio em adição aos compostos de carbonato. Exemplos particulares de sais de litio incluem LiCl04, LiCF3S03, LiPF6, L1BF4, LiAsF6, LiN (CF3S02) 2, ou similares.
Uma célula secundária de íons de litio é um exemplo típico de células secundárias baseadas em eletrólito não-aquoso. Então, contanto que 0 material de anodo de acordo com a presente invenção seja utilizado, 0 espírito e 0 conceito da presente invenção podem ser aplicados a uma célula secundária baseada em eletrólito não-aquoso que permite intercalação/de-intercalação reversível de um metal álcali tal como Li, além de uma célula secundária de lítio. Isto também está incluído no escopo da presente invenção.
Formas de Incorporação Preferidas da Invenção Referência será feita agora em detalhes às formas de incorporação preferidas da presente invenção. Os exemplos seguintes são apenas ilustrativos, e o escopo da presente invenção não fica de forma alguma limitado.
Exemplo 1 Grafite natural foi misturada com Si em uma relação de 501:50% era peso. Então, uma liga mecânica da mistura foi executada usando um dispositivo de mecano-fusão, disponível pela Companhia Hosokawa Micron, sob uma velocidade de rotação de 600 rpm durante 30 minutos para obter-se um material de anodo, Como mostrado na fig, 6, o material de anodo resultante era composto de uma camada de metal Si, uma camada de carbono amorfo e uma camada de carbono cristalino.
Para avaliar o material de anodo, o pó de material de anodo foi misturado com 101 em peso de FPV como um lígante, 10% era peso de negro de acetileno como agente condutor e NMP como um solvente formar uma borra homogênea. A borra foi recoberta em uma chapa de cobre, secada, rolada e então espalhada em um tamanho desejado para obter um anodo. ürrta célula do tipo moeda foi formada usando-se o anodo, um eletrodo de metal de lítio como um eletrodo contendor e um eletrólito contendo 1 mole de LiPF6 dissolvido em CE e CEM.
Exemplo 2 O exemplo 1 foi repetido para obter um material de anodo e uma célula de tipo moeda, com a exceção que o Si foi substituído por uma liga tendo a composição de 621 Si + 38% Co em peso e obtida por um método de atomizaçâo de gás.
Exemplo Comparativo 1 O exemplo 1 foi repetido para obter uma célula de tipo moeda, com a exceção foi usado ura material de anodo obtido através de uma liga mecânica de Si durante 30 minutos usando ura dispositivo de mecano-fusão.
Exemplo Comparativo 2 0 exemplo 1 foi repetido para obter uma célula de tipo moeda, exceto que foi usado como material de anodo uma liga tendo a composição de 62% Si + 38% Co em peso obtida por um método de atomização de gás.
Exemplo Comparativo 3 0 exemplo 1 foi repetido para obter um material de anodo e uma célula de tipo moeda, com a exceção que o Si e a grafite foram substituídos com Si e um carbono duro inerentemente amorfo. 0 material de anodo resultante neste caso era composto de uma camada de metal Si e uma camada de carbono amorfo.
Exemplo Comparativo 4 Um liga de Si-Co fox misturada com micro-pó de grafite tendo um diâmetro médio de partícula de 5 mícrons ou menos, e a mistura foi tratada com um sistema de hibridação durante 3 minutos para formar um material de anodo que era composto de uma camada de metal e uma camada de carbono cristalino. 0 exemplo 1 foi repetido para obter uma célula de tipo moeda, com a exceção que foi usado o material de anodo obtido como descrito acima.
Resultados Experimentais Como mostrado na fig. 2, a célula obtida usando um material de anodo de acordo com o Exemplo 1 manteve sua capacidade inicial até 50 ciclos. Por outro lado, a capacidade da célula obtida usando um material de anodo de acordo com o Exemplo Comparativo 1 reduziu-se rapidamente em vários ciclos a partir do ponto inicial. Tal tendência também pode ser observada na fig. 3, que ilustra as características de ciclo de vida das células obtidas no Exemplo 2 e no Exemplo Comparativo 2.
Parece que os materiais de anodo de acordo com os Exemplos 1 e 2 substancialmente não têm nenhuma mudança nas suas partículas, antes e depois da carga/descarga, e assim podem prover excelentes características de ciclo de vida (ver (A) e (B) na fig. 4). Por outro lado, parece que os materiais de anodo de acordo com os Exemplos Comparativos 1 e 2 sofrem mudanças de volume como resultado da carga/descarga repetitiva, e assim as suas partículas foram transformadas em partículas porosas de forma que a sua disponibilidade foi reduzida, diminuindo assim rapidamente as características de cicio de vida (ver (A) e (B) na fig. 5).
Enquanto isso, depois da conclusão de 3 ciclos de carga/descarga, as células moeda foram decompostas e a espessura de cada eletrodo foi medida. No caso de usar o material de anodo de acordo cora o Exemplo Comparativo 2, a espessura do eletrodo aumentou aproximadamente 300%, isto é, de 28 μη para 83 μια. Por outro lado, no caso de usar o material de anodo de acordo com o Exemplo 2, a espessura do eletrodo aumentou aproximadamente 501, isto é, de 33 μτα a 50 μη. Então, pode ser visto que o material de anodo de acordo com o Exemplo 2 inibe a expansão de volume. A fig. 6 é uma fotografia de MTE do material de anodo de acordo com o Exemplo 1. Observando a seção do material de anodo tendo excelentes propriedades conforme acima descrito, pode ser visto que uma camada de carbono amorfo está presente na superfície de uma camada de núcleo de metal. Na fig. 6, o lado esquerdo é uma parte que corresponde ao Si e o lado direito é uma parte que corresponde ao carbono. Como pode ser visto na fig. 6, o Si retém uma excelente propriedade cristalina pela interface entre Si e carbono, enquanto o carbono perde sua propriedade cristalina inerente e provê uma camada amorfa em uma espessura de cerca de 30 nm.
Mais adiante, como pode ser visto na fig. 7, podem ser obtidas excelentes características de ciclo de vida no caso da coexistência de camadas de carbono amorfas e cristalinas. Isto pode ser demonstrado comparando-se o Exemplo Comparativo 3 (linha preta de quadrados pontilhados) incluindo uma camada de metal recoberta apenas com uma camada de carbono amorfo, o Exemplo Comparativo 4 (linha cinza de quadrados pontilhados) incluindo uma camada de metal recoberta apenas com uma camada de carbono cristalino, e o Exemplo 1 (linha cinza de círculos pontilhados) incluindo uma camada de metal recoberta com uma camada de carbono amorfo e uma camada de carbono cristalino, sucessivamente.
Aplicabilidade Industrial Como pode ser visto da descrição acima, o material de anodo de acordo com a presente invenção não só mantém uma alta capacidade de carga/descarga, que é uma vantagem de um material de anodo baseado em metal, mas também inibe mudanças no volume de uma camada de núcleo de metal causada pela intercalaçâo/de-intercalação repetitiva de lítio em virtude de uma camada de carbono amorfo e uma camada de carbono cristalino, melhorando assim as características de ciclo de vida de células.
Enquanto esta invenção está descrita com relação ao que é agora considerado ser a forma de incorporação mais prática e preferida, deve ser entendido que a invenção não é limitada à forma de incorporação descrita e aos desenhos, mas, pelo contrário, pretende-se que cubra várias modificações e variações dentro do espirito e escopo das reivindicações anexas.

Claims (10)

1. Material de anodo, caracterizado por compreender: uma camada de núcleo de metal capaz de intercalação/de-intercalação repetitiva de lítio, que é composta de um metal ou uma liga compreendendo pelo menos um metal selecionado do grupo que consiste em Si, Al, Sn, Sb, Bi, As, Ge e Pb; uma camada de carbono amorfo recoberta na superfície da camada de núcleo de metal; e uma camada de carbono cristalino recoberta na camada de carbono amorfo.
2. Material de anodo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície da camada de núcleo de metal é recoberta parcialmente ou totalmente com uma camada de cobertura compreendendo a camada de carbono amorfo e a camada de carbono cristalino.
3. Material de anodo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação em peso da camada de núcleo de metal para a camada de carbono amorfo para a camada de carbono cristalino é de 90-10%:0,1-50%:9-90%.
4. Material de anodo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de carbono amorfo tem uma distância inter-camadas (d002) de átomo de carbono de 0,34 nm ou mais, e uma espessura de 5 nm ou mais.
5. Material de anodo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de carbono cristalino tem uma distância inter-camadas (d002) de átomo de carbono variando de 0,3354 nm a 0,35 nm, e uma espessura variando de 1 mícron a 10 mícrons.
6. Material de anodo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a liga tem a composição de 62% de Si + 38% de Co em peso.
7. Célula secundária de lítio, caracterizada por conter o material de anodo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.
8. Método para preparar o material de anodo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender as etapas de: recobrir uma camada de carbono amorfo em uma camada de núcleo de metal através de um processo de deposição de filme fino, ou recobrir piche ou precursores de material orgânico em uma camada de núcleo de metal e executar um tratamento de calor para carbonização, recobrindo assim uma camada de carbono amorfo sobre a camada de núcleo de metal; e recobrir uma borra contendo materiais carbonáceos cristalinos na superfície da camada de carbono amorfo e executar secagem para formar uma camada de carbono cristalino; em que a camada de núcleo de metal é composta de um metal ou uma liga compreendendo pelo menos um metal selecionado do grupo que consiste em Si, Al, Sn, Sb, Bi, As, Ge e Pb.
9. Método para preparar o material de anodo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender as etapas de: misturar um metal formando uma camada de núcleo com carbono cristalino; e executar um processo de liga mecânica para formar uma camada de carbono amorfo e uma camada de carbono cristalino simultaneamente na camada de núcleo de metal; em que a camada de núcleo de metal é composta de um metal ou uma liga compreendendo pelo menos um metal selecionado do grupo que consiste em Si, Al, Sn, Sb, Bi, As, Ge e Pb.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a relação de mistura do metal para o carbono cristalino é de 10-90%:90-10% em peso.
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