[发明专利]用于锂离子二次电池的负极活性物质

说明书

技术领域

本发明涉及用于锂离子二次电池的负极活性物质及其利用。

背景技术

通过锂离子在正极与负极之间来回移动而进行充电和放电的锂离子二次电池，因轻量且能得到高能量密度而被很好地用于电脑和便携终端的电源、尤其是车辆搭载用电源，其重要性越来越高。

对于这种锂离子二次电池的典型的负极，作为能将锂离子可逆地吸留和放出的材料（负极活性物质），使用至少在一部分含有石墨结构（层状结构）的粒子状的碳材料（碳粒子）。例如，作为负极的代表性构成，可举出将以属于负极活性物质的碳粒子为主体的层（负极复合材料层）保持在负极集电体上的构成。

通常，在锂离子二次电池充电时，在负极活性物质的表面通过电解液的还原性分解反应而消耗锂离子，形成SEI被膜（Solid Electrolyte Interface）。所述SEI被膜由于抑制与负极活性物质表面的电解液的进一步的还原分解反应，所以能够实现锂离子容易且顺利地向负极活性物质嵌入和脱嵌。

然而，初期充电时在负极活性物质的表面因过度分解电解液而形成SEI被膜这样的情况下，锂离子被过度消耗，锂离子二次电池的初期效率（即，电池容量）有可能下降。作为应对该问题的现有技术可举出专利文献1。专利文献1中记载了将负极活性物质的表面用磷酸化合物的聚合物进行覆盖，从而抑制锂离子与电解液的反应，使电池容量提高的技术。除此之外，作为涉及用于锂离子二次电池的负极活性物质以及负极的现有技术可举出专利文献2～4。

专利文献

专利文献1:日本专利申请公开第2002-083602号公报

专利文献2:国际公开第2007／139130号公报

专利文献3:日本专利申请公开第2001-015168号公报

专利文献4:国际公开第2006／057110号公报

发明内容

然而，在上述专利文献1记载的技术中，虽然通过由磷酸化合物的聚合物形成的被膜能抑制负极活性物质表面的电解液的分解反应，但有可能因上述被膜而电阻增加。

因此，本发明是为了解决上述以往课题而作出的发明，其目的在于提供一种负极活性物质，该负极活性物质能够在抑制负极活性物质表面的电解液的反应而防止电池容量下降的同时实现因形成被膜所致的电阻的减小。另外，其他目的在于提供一种含有在此公开的负极活性物质的锂离子二次电池的制造方法。

为了实现上述目的，根据本发明提供一种用于锂离子二次电池的负极活性物质。即，在此公开的用于锂离子二次电池的负极活性物质具备：能够将锂可逆地吸留和放出的碳材料、覆盖上述碳材料的表面的非晶碳膜以及覆盖上述非晶碳膜的表面且含有磷酸化合物的被膜。

根据本发明提供的用于锂离子二次电池的负极活性物质在碳材料的表面形成有非晶碳膜，而且非晶碳膜的表面被含有磷酸化合物的被膜（以下，有时将含有磷酸化合物的被膜简称为“磷酸被膜”）覆盖。

如此地，通过碳材料和非晶碳膜被磷酸被膜覆盖，从而抑制碳材料和非晶碳膜与电解液接触，能够防止碳材料或非晶碳膜的表面的电解液的过度分解。因此，能够减少伴随基于电解液的分解反应的锂离子消耗的不可逆容量，提高初期充放电效率。而且，碳材料被非晶碳膜覆盖其表面，在非晶碳膜的表面形成有磷酸被膜，所以，与在碳材料的表面直接形成磷酸被膜的情况相比，负极活性物质的表面部位的锂离子传导性良好，能够实现因形成磷酸被膜所致的反应电阻（例如初期电阻）的减小。

在此公开的用于锂离子二次电池的负极活性物质的优选的一种方式中，将上述含有磷酸化合物的被膜中的磷酸根离子量A[μg]与上述碳材料和上述非晶碳膜的总质量B[g]的比A／B设为PO₄被膜量X[wt％]、将上述被非晶碳膜覆盖的碳材料基于BET法的比表面积设为Y[m²／g]时的X／Y的值为654μg／m²以下。优选上述X／Y为168μg／m²～654μg／m²。如此，通过负极活性物质的X／Y为上述范围，该负极活性物质的表面部位的锂离子传导性提高，能够实现因形成磷酸被膜所致的反应电阻（例如初期电阻）的进一步减小。