[发明专利]锂电池用负极和锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及在锂电池的负极使用的锂电池用负极和使用上述锂电池用负极的锂电池。特别是，在放电状态下保存碳素材料为负极的锂电池时能够防止负极和非水电解质间反应的锂电池。

背景技术

近年来，作为高输出功率、高能密度的新型电池—锂电池得到应用。

通常，在这种锂电池中，使用金属锂、Li-Al合金等锂合金和能够吸留和放出锂的碳素材料等做该锂电池的负极材料。

在上述锂电池负极中使用锂金属情况下充放电该锂电池时，存在由锂金属组成的负极表面上产生松林石的问题。

还有，在负极中使用Li-A1合金等锂合金时，虽然不产生松林石，但柔软性差，且使用粉末状态的上述锂合金时，因为锂合金的反应性能很高，所以在使用上有困难。况且，如果用这类锂合金作为负极进行充放电，会由充放电引起该锂合金的膨胀和收缩，进而在锂合金内部产生应力，如果反复地进行充电和放电，出现锂合金崩溃、容量逐渐降低的问题。

因此，近年来，在锂电池的负极上使用了能够吸留和放出锂的碳素材料。

但是，在锂电池的负极上使用能吸留和放出锂的碳素材料时，如果在放电状态下保存该锂电池，会使负极和非水电解液的溶剂等发生反应使负极电位上升的同时产生气体。由此，电池内压上升，引起电池膨胀。特别是，对于电池容器由金属片两面用树脂覆盖的层压膜所构成的薄型锂电池，因为电池容器的强度弱，其膨胀也变大，出现封止部分破损和非水电解液漏出等问题。

因此，为了抑制保存时碳素材料负极和非水电解液反应引起的容量的下降，特开平4-220948提出用导电性高分子覆盖负极用碳素材料，还有为了在充电初期抑制从碳素材料负极中产生气体，特开平8-306353提出用高分子材料和碱金属盐组成的高分子膜覆盖碳素材料的表面。

但是，如上述用导电性高分子等覆盖碳素材料表面时，因为该覆盖材料不具有充电、放电功能，由此产生了锂电池的充电、放电特性降低的问题。

还有，最近的特开平2000-272911提出，在锂电池的负极上使用在复数相碳素中埋设金属粒子的金属碳复合体粒子的方法使锂电池的容量和充放电的循环特性得到提高。

但是，即使是负极上使用复数相碳素中埋设金属粒子的金属碳复合体粒子时，放电状态下保存锂电池时不能很好地抑制负极和非水电解液的溶剂等反应，依然存在产生气体使电池内压上升和电池膨胀的问题。

发明内容

本发明是拟解决在负极中使用碳素材料的锂电池中存在的上述问题，并以改善碳素材料锂电池用负极，在放电状态下保存锂电池时很好地抑制负极和非水电解液的溶剂的反应，在放电状态下保存时防止气体的产生引起的电池膨胀的问题，特别是对于由树脂覆盖金属片两面的压层膜所组成的薄型锂电池，防止电池膨胀后漏出非水电解液等作为其研究课题。

为了解决上述的课题，在本发明的锂电池用负极中，混合吸留、放出锂的碳素材料和与上述的碳素材料相比放出锂的平均电位高的元素所构成的添加材料，加入相对于上述的碳素材料为0.01-9.0重量％的添加材料，上述碳素材料的平均粒径在0.01-50μm范围，同时上述添加材料的平均粒径在0.01-50μm范围。

另外，在本发明的锂电池中，当把正极和负极及非水电解质装入电池容器时，使用如上述的锂电池用负极作为其负极。

按本发明的锂电池，如果在负极中混合吸留、放出锂的碳素材料和与上述的碳素材料相比放出锂的平均电位高的元素所构成的添加材料，并加入相对于上述的碳素材料为0.01-9.0重量％的添加材料，那么，即使在放电状态下保存该锂电池，通过放出锂的平均电位高于碳素材料的元素所组成的添加材料，可抑制负极电位的上升且能够防止负极与非水电解液发生反应产生气体的问题。

所以，对于本发明的锂电池，即使在放电后的状态下保存，也能够防止电池内压的上升和电池的膨胀。  对于电池容器由金属片两面用树脂覆盖的层压膜所构成的薄型锂电池，也能够防止其封止部分破损漏出非水电解液的问题。

在这里，如上所述，由放出锂的平均电位高于碳素材料的元素所构成的添加材料的加入量相对于碳素材料量为0.01-9.0重量％范围，是因为如果相对于碳素材料的添加材料的量少于0.01重量％，那么在放电状态下保存此锂电池时，就不能够很好地抑制负极电位的上升，且不能很好地防止负极和非水电解液的溶剂之间的反应，而另一方面，如果添加材料的量超过9.0重量％，因为该添加材料的充放电性能劣于上述的碳素材料，所以负极的充放电效率下降且循环使用性能也变差。