[发明专利]负极以及二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种在负极集电体上具有负极活性物质层的负极 以及包括该负极的二次电池。

背景技术

近年来，已经广泛使用便携式电子装置，如摄像机、移动电话 以及笔记本式个人计算机，并且强烈要求减小它们的尺寸和重量以 及实现它们的长寿命。因此，作为用于便携式电子装置的电源，已 经开发了一种电池，特别是能够提供高能量密度的轻量化二次电 池。

特别地，利用锂的嵌入和脱嵌用于充电和放电反应的二次电池 (所谓的锂离子二次电池)是极其有前景的，因为与铅电池和镍镉 电池相比，这样的二次电池提供了更高的能量密度。

锂离子二次电池包括正极、负极以及电解液。负极在负极集电 体上具有负极活性物质层。负极活性物质层包含有助于充电和放电 反应的负极活性物质。

作为负极活性物质，已经广泛使用碳材料。然而，近年来，随 着便携式电子装置的高性能和多功能被的开发，要求电池容量的进 一步改善。因此，已经考虑使用硅等来代替碳材料。因为硅的理论 容量(4199mAh/g)显著高于石墨的理论容量(372mAh/g)，因此 期待电池容量由此得以大大改善。

然而，在其中使用硅作为负极活性物质的情况下，在充电和放 电时负极活性物质强烈地膨胀和收缩。因此，负极的集电性可能会 降低，或负极活性物质层可能从负极集电体上脱落。由此，在获得 了高电池容量的同时，很难获得足够的循环特性。尤其是，如果当 由于充电和放电而重复膨胀和收缩时负极活性物质层破坏了隔膜， 则存在内部短路的可能性。

为了改善在使用硅作为负极活性物质的情况下的电池特性(诸 如循环特性)，已经提出了一些技术。

具体地，例如，日本未审查专利申请公开第2000-173585号和 第2007-141666号披露了一种将金属氧化物(如氧化镍、氧化钴、 氧化铜或氧化铁)混合到负极活性物质中的技术。此外，例如，日 本未审查专利申请公开第2000-036323号披露了一种将不与锂反应 的陶瓷(如氧化铝、氧化硅和氧化钛)附着至负极活性物质上的技 术。此外，例如，日本未审查专利申请公开第2004-185810号披露 了一种在负极活性物质颗粒的表面上形成氧化物涂层(高分子涂 层)的技术。而且，例如，日本未审查专利申请公开第2004-319469 号、第2004-335334号、第2004-335335号和第2008-004534号披 露了一种在负极活性物质的表面上形成涂层(如氧化硅、氮化硅和 碳化硅)的技术。

此外，日本未审查专利申请公开第2005-183179号披露了一种 通过使用溅射法、离子镀法或热化学气相沉积(CVD)法在负极活 性物质层的表面上形成由氧化铝、氧化硅或氧化钛制成的多孔绝缘 层的技术。结合该技术，日本未审查专利申请公开第2006-120604 号和第H07-220759号披露了一种在负极活性物质层与隔膜之间部 分地设置含有绝缘填充剂和粘结剂的多孔耐热层的技术，以及一种 形成含有固体颗粒和树脂粘结剂的多孔保护膜的技术。

发明内容

近年来，便携式电子装置的高性能和多功能被日益开发，并且 电力消耗倾向于增加。因此，频繁重复二次电池的充电和放电，由 此循环特性易于被降低。因此，已期望二次电池的循环特性的进一 步改善。在这种情况下，为了抑制电池容量的损失，改善电压保持 特性也是重要的。

考虑到上述，在本发明中，期望提供一种能够改善循环特性和 电压保持特性的负极以及二次电池。

根据本发明的实施方式，提供了一种负极，该负极包括负极集 电体、在该负极集电体上形成的并且包括包含硅作为元素的负极活 性物质的负极活性物质层、以及具有三维网络状态的整体结构的涂 层。此外，根据本发明的实施方式，提供了一种包括正极、负极以 及电解质的二次电池，其中该负极具有上述结构。

根据本发明实施方式的负极，在包括包含硅作为元素的负极活 性物质的负极活性物质层上设置具有三维网络状态的整体结构的 涂层。因此，可以防止在电极反应中的负极活性物质的膨胀和收缩， 不容易发生电压下降，并且可以抑制电池容量的损失。因此，根据 使用本发明实施方式的负极的二次电池，可以改善循环特性和电压 保持特性。

通过以下描述，本发明的其他和另外的目的、特征以及优点将 被更充分地呈现。

附图说明