[发明专利]负极、使用该负极的电池、以及制造负极的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明包含于2006年12月19日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-340729涉及的主题，将其全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种非水二次电池，并且尤其涉及一种其中使用硅等用于形成负极活性物质层以便实现高容量的负极、使用该负极的电池、以及制造这样的负极的方法。

背景技术

近年来，移动装置在性能和其功能数量上已被提高，并且已经要求用作用于移动装置的电源的二次电池减少尺寸、厚度和重量，以及要求提高容量。作为能够满足要求的二次电池，存在锂(Li)离子二次电池。

Li离子二次电池的性能特征主要根据其中使用的电极活性物质等变化。在目前实际使用的典型的Li离子二次电池中，使用锂钴氧化物作为正极活性物质，而使用石墨作为负极活性物质。然而，具有该结构的Li离子二次电池的容量接近理论值，因此，将来通过改进以显著提高电池容量是很困难的。

已知使用金属Li作为负极活性物质可以获得表现出高能量密度的电池。然而，这样的电池具有以下问题，当反复充电和放电时，Li在负极上反复析出和溶解，并且Li以树枝状晶体形式(dendriteform)析出在负极上，将会导致内部短路。因此，为了避免这个问题，已经提出用另一种活性物质取代金属Li，其实例包括过渡金属硫属元素化物(chalcogenide)；过渡金属氧化物；能够与Li合金化的锡(Sn)、硅(Si)、铅(Pb)等元素，以及这些元素与Li的合金。现在，在下面将描述其中使用能够与Li合金化的材料作为负极活性物质的有关技术。

标题为“用于电池的电极、以及具有该电极的锂二次电池(Electrode for Battery，and Lithium Secondary Battery Having theElectrode)”的专利文献1(随后陈述)包含以下描述。

Li二次电池是至少具有负极、隔膜、正极、以及电解质或电解液的二次电池，其中负极至少包括能够与Li合金化的金属元素和不能与Li合金化的金属元素作为组分(构成要素，constituent)，并且负极侧的输出端子(output terminal)从不能与Li合金化的金属部分引出。因此，在不能与Li合金化的金属设置(dispose)在负极集电部(negative electrode current collecting part)的情况下，通过由充电和放电时Li的析出和溶解引起的微细化(粉化)和碎裂(龟裂，裂化，crack)可以抑制集电能力降低。

此外，负极可以通过以下方法形成，其中含不能与Li合金化的金属元素的粉末状材料通过粘结剂粘结(结合，bond)至由不能与Li合金化的金属形成的集电部件(current collecting member)上，接着通过或不通过焙烧(烧成，bake)。利用以这种方式形成的负极，可以抑制可能由反复进行由于充电时与Li合金化的膨胀和放电时由于Li的溶解的收缩引起的疲劳破坏。

标题为“用于非水二次电池的负极材料、及其制造方法(Negative Electrode Material for Nonaqueous Secondary Battery，andMethod of Manufacturing the Same)”的专利文献2(随后陈述)包含以下描述。

负极活性物质是包括选自由3B、4B和5B族元素组成的组并能够嵌入和脱嵌Li离子的至少一种元素的单质或其化合物的半导体薄膜。该半导体薄膜通过选自真空薄膜形成法如气相沉积、溅射、离子电镀、CVD等中的任何一种形成在用作集电体的铜或不锈钢基板上。而且，通过真空薄膜形成法形成的半导体薄膜可以在真空中进行热处理。

标题为“用于锂电池的电极、以及使用该电极的锂电池和锂二次电池(Electrode for Lithium Battery，and Lithium Battery andLithium Secondary Battery Which Use the Same)”的专利文献3(随后陈述)包含以下描述。

根据第一方面，提供了一种包括能够嵌入和脱嵌Li的活性物质的Li电池电极，其中使用非结晶Si作为活性物质。“非结晶Si”包括非晶Si和微结晶Si。