[发明专利]非水电解质二次电池用负极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及非水电解质二次电池。更详细而言，本发明涉及采用合金系活性物质作为负极活性物质的非水电解质二次电池用负极的改良。

背景技术

非水电解质二次电池由于具有高容量及高能量密度，所以作为各种电子设备的电源被广泛应用。作为目前市售的非水电解质二次电池的负极活性物质，通常采用可逆地嵌入及脱嵌锂离子的石墨。石墨的理论容量密度为372mAh/g。然而，随着电子设备的高性能化及多功能化，期望非水电解质二次电池的进一步高容量化。

对于非水电解质二次电池用的负极活性物质，要求分子量小、能够嵌入许多的锂离子、锂离子在其内部容易扩散、化学稳定且廉价、容易合成、循环特性优良等。

对于非水电解质二次电池的高容量化，采用与石墨相比容量较大的负极活性物质是有效的。作为这样的负极活性物质，含有硅或锡等的合金系活性物质受到瞩目。硅通过与锂的反应，形成式：Li_4.4Si（Li₂₂Si₅）所表示的化合物，具有约4000mAh/g的理论容量密度。锡通过与锂的反应，形成式：Li_4.4Sn（Li₂₂Sn₅）所表示的化合物，具有约1000mAh/g的理论容量密度。

然而，合金系活性物质在嵌入及脱嵌锂离子时，大大地发生膨胀及收缩而产生较大的应力。由此，导致负极集电体上产生应变或缝隙，负极发生变形。并且，在负极与隔膜之间局部地形成空隙，负极与正极的距离产生不均。其结果是，在电池内部，充放电反应变得不均匀，电池容量或循环特性等电池特性容易降低。

作为采用合金系活性物质作为负极活性物质的非水电解质二次电池用负极，例如，提出了通过在表面具有凹凸的集电体上沉积硅薄膜，从而在硅薄膜的内部形成有许多空隙的负极（参照专利文献1）。此外，提出了具备平均表面粗糙度Ra为0.01～1μm的集电体、和从集电体表面沿相对于与该表面垂直的方向倾斜的方向生长且由硅形成的许多柱状晶粒的负极（参照专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-313319号公报

专利文献2：日本特开2005-196970号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1的技术中，由于无法控制形成于硅薄膜内部的空隙的尺寸，所以空隙的尺寸容易产生不均。其结果是，在空隙的尺寸小的部分，无法充分地缓和因合金系活性物质的膨胀及收缩而产生的应力。

此外，专利文献2的技术中，虽然在柱状晶粒的根部附近形成有空隙，但是在柱状晶粒的前端附近，许多柱状晶粒彼此间接触。因此，由空隙带来的应力的缓和并不充分。因此，虽然对于抑制伴随充放电而产生的负极的变形或柱状晶粒从集电体上的脱落，在一定程度上是有效的，但无法充分地抑制电池的循环特性的劣化。

本发明的目的在于，提供一种具备采用合金系活性物质作为负极活性物质的负极、且循环特性优良的非水电解质二次电池。

用于解决问题的方法

本发明的非水电解质二次电池用负极的特征在于，其具备在表面具有多个凸部的集电体、和被多个凸部分别支撑且含有合金系活性物质的粒状体，在彼此相邻的粒状体间具有空隙，粒状体是从凸部的表面向集电体的外方延伸且含有合金系活性物质的多个簇的集合体。

此外，本发明的非水电解质二次电池的特征在于，其具备嵌入及脱嵌锂的正极、上述非水电解质二次电池用负极、按照夹在正极与负极之间的方式配置的多孔质绝缘层、和锂离子传导性非水电解质。

发明的效果

根据本发明，能够提供即使反复进行充放电、容量的降低也少的非水电解质二次电池。

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，连同本申请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。

附图说明

图1是局部切开地示意地表示本发明的一个实施方式的非水电解质二次电池的构成的立体图。

图2是示意性表示本发明的一个实施方式的非水电解质二次电池用负极的构成的纵剖视图。

图3A是示意性表示图2所示的非水电解质二次电池用负极中的凸部的构成的立体图。

图3B是示意性表示图2所示的非水电解质二次电池用负极中的形成于凸部表面的粒状体的构成的立体图。

图4A是示意性表示实施例2的负极中的凸部的构成的立体图。