[发明专利]复合活性物质以及复合活性物质的制备方法、电极和电极的制备方法以及非水电解质电池

说明书

技术领域

本发明涉及活性物质和活性物质的制备方法、电极和电极的制备方法以及非水电解质电池。

背景技术

近年来，便携式电子机器的发展是惊人的，因而急需使作为其电源的电池高性能化。作为满足这种要求的一种电池，期待的是使用金属中显示最低电位而且比重也小的锂作为负极活性物质的锂二次电池，该电池在反复进行充放电循环时，由于析出锂的树枝状晶体，因此不仅得不到足够的循环寿命，而且由于该树枝状晶体会造成内部短路，因而在安全性方面存在问题。

因此，设计出锂离子二次电池，它使用难以析出锂的树枝状晶体的石墨或碳等碳材料作为负极活性物质，同时使用钴酸锂或镍酸锂等作为正极活性物质。近年来，这种电池被用作高能密度电池。

另外，锂离子电池等非水电解质电池所使用的正极活性物质电子传导性低，因此将上述正极活性物质涂敷在乙炔黑等导电剂以及铝等集电体上。锂离子电池等非水电解质电池由活性物质、导电剂、粘合剂、集电体和分离器等各种材料构成。

但是，由于材料不同，各部件对电解液的润湿难易程度有很大的差别，电池的各构成要素不能被电解液均一润湿，电流分布就不均一。因而，有时会产生电流集中在局部，电池的高效放电特性低的问题。

另外，在寿命试验中，由于电池内电解液的减少，对电解液润湿性差的部分的电解液被对电解液润湿性好的部分吸收，电解液出现部分不足的状态，导致电池的寿命降低。

而且，由于存在这种问题，难以减少电池内的有机电解液，不能采用通过减少具有可燃性的有机电解液提高安全性能的方法。

另外，使用碳材料作为负极活性物质时，初期还原时，电解液在碳材料表面分解，其分解产物在碳材料表面生成被膜，发生不可逆反应。而且，因此使电池中的正极活性物质含有的锂量受到限制，引起电池的可逆容量减少。

而且，虽然负极使用碳材料的锂离子二次电池与使用金属锂的锂二次电池相比是安全的，但是由于外部加热或内部短路使电池达到高温时，包藏锂的碳粒子与电解液发生放热反应，有时会使正极产生热失控，因而正在设计其它方法以便防止这种现象的发生。

由于这种碳材料与电解液的反应在其接触界面发生，通过在碳材料表面被覆聚合物，可以减少负极上的不可逆容量，抑制放热反应。

例如已经公开了下述技术，通过在可以包藏、释放锂粒子的碳材料表面被覆氯化物电解质(特开平7-235328号)或用聚合物和碱金属盐构成的聚合物膜被覆碳材料的表面(特开平8-306353号)，可以防止在初期充电时由负极产生气体。

但是，即使采用这些技术，仍然是高效放电特性低，寿命短，负极使用碳材料时不能充分抑制与电解液的反应。

本发明就是要解决以上这些问题。

发明公开

本发明是基于下述发现完成的，即在用聚合物被覆活性物质表面的方法中，不能解决上述问题是由于聚合物的被覆量不合适，而且析出聚合物的方法不合适，而且还发现在采用适当的被覆量和适当的析出方法时，由于聚合物的形态和材质成为特定的物质，使其特性进一步提高，从而完成了本发明。

本发明的复合活性物质特征在于活性物质表面具有含量为0.01重量％～5重量％的聚合物。

而且，采用这种复合活性物质，例如用作非水电解质的活性物质，可以解决上述电解液润湿性引起的问题。

聚合物的含量更优选为0.1重量％～1重量％。另外，上述本发明的复合活性物质更适于活性物质是正极活性物质的情况。

另外，活性物质是碳类活性物质时，表面具有的聚合物的含量更优选为0.04重量％～4重量％，如果采用这种复合活性物质，例如用作非水电解质的负极活性物质，可以解决上述与电解液发生反应的问题。另外，当然也可以解决上述有关润湿性的问题。

另外，本申请中的含量是指表面具有的聚合物的重量相对于复合活性物质的重量的百分率。

本发明的复合活性物质由于表面具有聚合物，通过使该聚合物成为聚合物电解质，或在聚合物上设有用于保持电解质和形成离子通路的孔，可以使活性物质表面的电解质分布状态均匀。而且，包括使聚合物成为聚合物电解质的情况，使聚合物成为孔隙性聚合物较有效。这是由于聚合物使电解质的吸持性能增加，而且离子容易向活性物质移动。

而且，在上述本发明的复合活性物质中，采用上述任意一种结构时，均优选聚合物为含有氟的物质。这是由于这种聚合物的耐久性优良，特别是用作非水电解质电池的活性物质时优选具有这种聚合物的物质。

本发明的复合活性物质的制备方法特征在于包括使聚合物溶液担载于活性物质表面的步骤。