[发明专利]非水二次电池用负极及非水二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及充放电循环特性良好并且能够抑制伴随充放电的电池膨胀的非水二次电池、和可构成该非水二次电池的负极。

背景技术

以锂离子二次电池为首的非水二次电池因为高电压、高容量，所以广泛用作各种便携式设备的电源。并且，近年，其用途也扩大到电动工具等动力工具、电动汽车·电动自行车等中型·大型设备。

特别是对于在推进了小型化和多功能化的手机、游戏机等中使用的电池，需要进一步的高容量化，作为其方法，进行了显示高充放电容量的电极活性物质的研究、开发。其中，作为负极的活性物质材料，取代以往的非水二次电池中采用的石墨等碳质材料，硅（Si）、锡（Sn）等能够吸收、放出更多的锂（离子）的材料受到关注，特别是报道了具有Si的超微粒子分散于SiO₂中所得的结构的SiO_x也兼有负荷特性优异等特征（参照专利文献1、2）。

然而，也已知前述SiO_x因为伴随充放电反应的体积膨胀收缩大，因此产生在每个电池充放电循环中粒子被粉碎，露出于表面的Si与非水电解液溶剂反应而导致不可逆的容量增大，或由于充放电而导致电池膨胀等问题。另外，虽然因为SiO_x形成了细微的形状，由此对电池的负荷特性的改善具有一定的效果，但在SiO_x本身是导电性低的材料的方面，还有改善的余地。

根据这样的情况，也提出了以下的技术：通过限制SiO_x的利用率来抑制伴随充放电反应的体积膨胀收缩；或利用碳等导电质材料包覆SiO_x表面来改善负荷特性；或通过使用添加有进行了卤素取代的环状碳酸酯（例如4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮等）等的非水电解液来改善电池的充放电循环特性（参照专利文献3）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-047404号公报

专利文献2：日本特开2005-259697号公报

专利文献3：日本特开2008-210618号公报

发明内容

发明要解决的课题

因此，本发明的目的在于，通过与专利文献3记载的技术不同的方法，提供负极中使用构成元素中包含Si和O的材料，且充放电循环特性良好，并且能够抑制伴随充放电的电池膨胀的非水二次电池和可构成该非水二次电池的负极。

解决课题的方法

可实现前述目的的本发明的非水二次电池用负极具有以下特征：含有构成元素中包含Si和O的材料（其中，O相对于Si的原子比x为0.5≤x≤1.5。以下，有时将该材料记载为“SiO_x”。）与碳材料的复合体以及石墨作为负极活性物质，其中前述石墨的平均粒径dg（μm）为4～20μm，前述构成元素中包含Si和O的材料的平均粒径ds（μm）为1μm以上，ds与dg之比ds/dg为0.05～1，由对于前述构成元素中包含Si和O的材料利用X射线衍射法得到的Si的（220）面的半值宽、使用Scherrer公式求得的微晶直径（以下有时仅称为“微晶直径”）为50nm以下，将前述构成元素中包含Si和O的材料与碳材料的复合体的量设为100质量%时，构成元素中包含Si和O的材料的比例为70～95质量%。

并且，本发明的非水二次电池还具有以下特征：具有含有含Li过渡金属氧化物的正极、负极和非水电解质，前述负极是本发明的非水二次电池用负极。

发明效果

根据本发明，能够提供一种负极中使用构成元素中包含Si和O的材料，且充放电循环特性良好，并且能够抑制伴随充放电的电池膨胀的非水二次电池和可构成该非水二次电池的负极。

具体实施方式

本发明的非水二次电池用负极例如是在集电体的单面或双面具有含有负极活性物质、粘合剂等的负极合剂层的结构的材料。并且，该负极活性物质中，使用SiO_x与碳材料的复合体以及石墨。