[发明专利]锂离子二次电池负极及锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池负极及具备该负极的锂离子二次电池。

背景技术

近年来，笔记本电脑、手机、PDA等移动终端的普及显著。用作这些移动终端的电源的二次电池，多使用锂离子二次电池等非水电解质二次电池(以下，有时简称为电池。)。移动终端寻求更舒适的携带性，因此，小型化、薄型化、轻量化、高性能化正迅速发展。其结果，移动终端被利用于各种场合。伴随利用范围的扩大，对用作电源的电池也与对移动终端同样地要求小型化、薄型化、轻量化、高性能化，要求电池的高容量化。

因此，也在积极地尝试锂二次电池的各种构件及材料的高性能化，其中，利用负极活性物质实现电池的高容量化的重要性增加。

现在，作为负极活性物质，主流是石墨等碳类活性物质，放电容量为350～360mAh/g左右，已被实用化至接近石墨的理论容量372mAh/g的的值，但不可能超过石墨的理论容量。基于这样的石墨的理论容量的界限，对可吸纳Li的金属进行了研究的结果发现，迄今为止在硅、锡、锌、铝、镓、铜、银、锗、铟等合金类活性物质中能够得到高的理论容量。其中，硅的理论容量为4200mAh/g，与石墨等相差悬殊，但存在如下问题：伴随充放电的进行产生膨胀收缩，由此导致电极的密合强度降低，其结果，负极材料劣化，电池的循环寿命变短。因此，为了提高放电容量，且也改善循环特性，提出如下活性物质：通过将硅和石墨粉的混合物或碳粉或石墨粉和硅粉进行混合，由此在碳粉或石墨粉的表面附着硅粉，进而在其表面涂布沥青而成的合金类活性物质。

例如，在专利文献1中，提出有使用如下得到的负极电极：将硅化合物和碳材料分散在聚酯等粘合剂中，得到浆料，使用该浆料得到负极电极。在专利文献1中，上述粘合剂吸收在掺杂·脱掺杂锂时的硅化合物负极的体积变化，抑制作为负极活性物质层整体的体积变化，抑制循环劣化。

另外，在专利文献2中，提出有包含硅粒子及多种碳质物质且具有孔隙的锂二次电池用负极材料。作为多种碳质物质，公开有选自石墨、碳黑、碳纳米管及碳纤维等的具有较高电子传导性的碳质材料A，和选自沥青类材料、焦油系材料及树脂类材料等的作为非结晶碳的碳质材料B。在专利文献2中，使用双螺杆加热混合机等混合碳质材料B或碳质材料B的前体、硅粒子和碳质材料A，然后，通过实施热处理得到复合粒子，将所述复合粒子用作负极活性物质，由此，缓和了硅在充放电时的膨胀收缩，并改善了上述循环特性的课题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-299108号公报

专利文献2：日本特开2008-277231号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1中，碳材料相对于硅化合物的混合比例高，使用聚酯等粘合剂时，碳材料无法充分地分散而在电极中发生不均化。因此，粘合剂无法吸收电极内区域化了的硅化合物的膨胀·收缩，进而引起硅化合物的微粉化，电极内的电阻增大，因此，循环特性变差。进而在硅类合金类活性物质中，粒子形状多为棱角形，在极板的压延工序中，粒子间的粘接力有降低的趋势。特别是在活性物质层的密度为1.6g/cm³以上的电极中可显著地发现该趋势。

在专利文献2中，由于由硅粒子和碳质材料构成的复合粒子具有孔隙，因此可发挥循环特性，然而虽然提高了循环特性，但是每单位体积的电池容量却有变低的趋势。另外，在专利文献2中，混合硅粒子和碳质材料，进行热处理来制作复合粒子，然后，过筛并用盐酸进一步除去杂质，进行过滤·真空干燥，由此得到负极材料，生产工序增加、制造成本增大。

进而，存在如下问题：在制作电极用浆料时，有时亚微米的碳材料从复合粒子上脱离，该碳材料通过粘合剂在浆料中形成结构体而导致浆料的粘度上升。

因此，本发明的目的在于提供一种不会使活性物质复合化、抑制电极密合强度的降低且能够提供寿命劣化小的锂离子二次电池的锂离子二次电池负极、及用于该电池负极的锂离子二次电池负极用浆料。

解决问题的手段