[发明专利]硬币形锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及硬币形锂二次电池，具体而言，涉及硬币形锂二次电池中所采用的负极活性物质的改进。

背景技术

锂二次电池作为各种电子设备的主电源或存储器备用电源被广泛使用。特别是近年，随着手机或数码静态相机等小型便携设备的利用增加，锂二次电池的需求也增加。

设备小型化及轻量化，另一方面，要求设备的高功能化，其存储器容量也存在增大的倾向。因此，要求主电源及备用电源均小型且高容量，近年来，正在研究采用具有高的能量密度的材料作为用于电池反应的活性物质。

特别是硅（Si）能够与锂合金化至Li_4.4Si的组成，其理论容量高达4199mAh/g。因此，通过采用硅作为负极活性物质，能够得到高容量的电池。

但是，包含像Si那样具有高的能量密度的负极活性物质的负极伴随锂的嵌入及脱嵌而产生的膨胀收缩大，容易坍陷。此外，有助于反应的锂的量越多，则充放电循环特性越是大大降低。因此，提出了各种用于抑制活性物质的劣化、或得到良好的充放电循环特性的方案。

例如，专利文献1中公开了将采用含锂的锰氧化物的正极与采用包含与锂合金化的Si相、及Si与过渡金属元素的合金相的负极活性物质的负极组合。专利文献1提出通过在充放电时将Li_xSi的x的范围控制在0≤x≤2.33而减小电极的形状变化，由此来提高充放电循环特性。

另一方面，硬币形锂二次电池大多作为备用电源使用。在这样的用途中，很多情况下，电池总是被施加某一程度的电压，保持在充电状态。若长时间保持充电状态，则通常电池的容量维持率显著降低。但是，在备用电源用途中，需要即使连续地暴露于充电状态后也充分确保容量维持率（连续充电特性）。

这样，就硬币形锂二次电池而言，必须以高的水平兼顾充放电循环特性和连续充电特性，必须综合地进行最佳的电池设计。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-228030号公报

发明内容

发明要解决的问题

通过采用含有Si的负极活性物质可得到高的能量密度，但为了抑制负极活性物质的劣化，提高充放电循环特性，必须像专利文献1中公开的那样减少Li向Si中的插入量。但是，若减小Li插入量，特别是当使由碳材料形成的导电剂与负极活性物质共存时，在初期及连续充电时容量大大降低。

Li_xSi中，根据x值，相对于金属Li的负极的电位在0～3.0V内变化，若x值变小，则负极的电位变高。若在x值小的Li_xSi中组合使用含有碳材料的导电剂，则容易发生导电剂、Li及非水电解质参与的副反应。即，如专利文献1那样，当x值小时，充电时的负极的电位没有充分降低，Li被副反应消耗。因此，对电池反应有贡献的Li的比例（即初期充放电效率）显著降低。

此外，当电池连续地暴露于充电状态时，与x值的范围对应，充电时的负极的电位以较高的状态被维持，所以Li因副反应而继续被消耗。因而，连续充电特性大大降低。

用于解决问题的方法

本发明的目的在于，提供高容量、且充放电循环特性及连续充电特性优良的硬币形锂二次电池。

本发明的一个方面涉及一种硬币形锂二次电池，其包含正极、负极、夹在所述正极与所述负极之间的隔膜和非水电解质，所述负极包含含有硅合金材料的负极活性物质、由碳材料形成的导电剂和粘合剂，所述硅合金材料包含由锂-硅合金形成的A相、和由过渡金属元素与硅的金属间化合物形成的B相，在处于100%的充电状态时，在所述锂-硅合金中，锂原子相对于硅原子的比例为2.75～3.65。

将本发明的新颖的特征记载于所附的权利要求书中，有关本发明的构成及内容这两方面，连同本发明的其它目的及特征一起，通过参照附图的以下的详细说明可以更好地得到理解。

发明的效果

根据本发明，能够提供充放电循环特性及连续充电特性优良的硬币形锂二次电池。此外，本发明的二次电池能够提高初期充放电效率。

附图说明

图1是作为本发明的实施方式的一个例子的硬币形锂二次电池的剖面示意图。

具体实施方式

本发明的硬币形锂二次电池包含正极、负极、夹在正极与负极之间的隔膜和非水电解质。

（负极）

负极含有包含硅合金材料的负极活性物质、由碳材料形成的导电剂和粘合剂。