[发明专利]非水电解质二次电池用负极及其制造方法、以及非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池用负极，特别涉及含有石墨作为负极活性物质的负极合剂层的改进。

背景技术

近年来，电子设备的轻便化及无绳化在急速发展，作为这样的设备的驱动用电源，对小型且轻量的、具有高能量密度的二次电池的要求高涨。此外，不仅在小型民用用途，即使对于电力储备装置或电动汽车用途等的大型二次电池，也要求高输出特性、长期的耐久性及安全性。

另一方面，非水电解质二次电池具备将含有负极活性物质的合剂层配置在负极集电体上的负极、将含有过渡金属氧化物等正极活性物质的合剂层配置在正极集电体上的正极、介于负极和正极之间的隔膜、及非水电解质。作为隔膜，主要采用聚烯烃制的微多孔膜。此外，作为负极活性物质，采用石墨等各种碳材料。

一般，在非水电解质二次电池中，在采用石墨作为活性物质的情况下，为了提高能量密度，作为负极合剂层，通常在形成负极合剂的涂膜后，通过压延涂膜来形成。

压延的结果是，在负极合剂层中，具有鳞片状等形状的石墨粒子的(002)面或层面向与集电体的面平行的方向取向。另一方面，石墨形成有层结构，在充放电时锂离子从各层的边缘部嵌入层间或从层间脱嵌。在充电时，锂离子从与集电体的面垂直的方向嵌入负极合剂层，因而如果石墨的层面向与集电体的面平行的方向取向，则不能高效率地从石墨的各层的边缘部嵌入锂离子。此外，在放电时，锂离子也难顺利地脱嵌。特别是，在以大电流进行充放电的情况下，负极合剂层中的锂离子的扩散赶不上，因而放电容量下降。

在负极合剂层中，为了更顺利地嵌入或脱嵌锂离子，改善非水电解质二次电池的大电流的输入输出特性(大电流特性)，研究了通过对含有石墨的合剂层赋予磁场，使石墨的层面相对于集电体向垂直方向取向的方法(专利文献1～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-197182号公报

专利文献2：日本特开2003-197189号公报

专利文献3：日本特开2004-220926号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1～3中，想利用磁场在负极合剂层中使石墨的层面相对于集电体向垂直方向取向。可是，在专利文献1～3的负极合剂中，如果通过对压延前的负极合剂的涂膜外加磁场使石墨取向，然后通过压延等压缩负极合剂层，则石墨的取向被散乱。另一方面，如果不压缩负极合剂层，则不能提高电池容量。此外，合剂层的强度降低，负极活性物质从集电体脱落，或合剂层剥离，产生内部短路的可能性增高。也就是说，使石墨粒子的层面相对于集电体尽量向垂直方向取向和负极合剂层的高密度化是难以兼顾的。因此，维持大电流特性，而且提高电池容量或输出也是困难的。

用于解决课题的手段

本发明的目的在于，提供一种能够维持非水电解质二次电池的电池容量，同时能够提高大电流特性的负极。

本发明的一方面涉及非水电解质二次电池用的负极，其含有片状的负极集电体和配置在所述负极集电体的表面上的负极合剂层，所述负极合剂层含有石墨粒子、介于所述石墨粒子之间的陶瓷粒子。所述陶瓷粒子的平均粒径小于所述石墨粒子的平均粒径，在所述负极合剂层的X射线衍射图形中，所述石墨粒子的归属于(110)面的峰的强度I₁₁₀和归属于(002)面的峰的强度I₀₀₂的比R：I₁₁₀/I₀₀₂为0.05以上，所述负极合剂层的密度为1.1～1.8g/cm³。

本发明的另一方面涉及非水电解质二次电池用负极的制造方法，其中，具有以下工序：使石墨粒子和具有比所述石墨粒子的平均粒径小的平均粒径的陶瓷粒子分散在液状的介质中，调制负极料浆的工序；准备片状的负极集电体的工序；通过将所述负极料浆涂布在所述负极集电体的表面上，形成负极合剂涂膜的工序；将所述涂膜导入规定的磁场，在所述磁场中，使所述涂膜含有的所述石墨粒子的(002)面的面方向朝所述负极集电体的法线方向取向的工序；在使所述石墨粒子的(002)面的面方向取向后，压延所述涂膜，形成密度为1.1～1.8g/cm³的负极合剂层的工序。

本发明的又一方面涉及非水电解质二次电池，其含有正极、所述负极、介于所述正极和所述负极之间的隔膜、及非水电解质。

尽管在附加权利要求书中描述了本发明的新特征，但是从下面结合附图的详细描述，将更好地理解本发明的构成和内容，以及本发明的其它目的和特征。

发明效果