[发明专利]锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池。详细而言，涉及具备负极活性物质进行了取向的负极的锂二次电池。

背景技术

近年来，锂二次电池(典型的是锂离子电池)由于以轻型得到高能量密度，所以作为车辆搭载用的高输出电源或电力储存系统的电源等重要性逐渐提高。在这种锂二次电池的一个典型构成中，具有在电极集电体上担载有含有电极活性物质的电极活性物质层的电极(正极和负极)。而且该电极代表性的是通过如下方式形成，即，将含有电极活性物质和粘合剂等的电极活性物质层形成用糊剂涂布于集电体的表面，使其干燥后轧制成规定的密度(所谓的涂布法)。

作为上述负极中含有的负极活性物质，天然石墨、人造石墨、天然石墨与人造石墨的无定形碳等石墨材料被广泛使用。该石墨材料具有多个由碳六元环构成的平面(也称为石墨烯，相当于石墨晶体结构的(002)面)重叠而成的层状结构，利用锂离子向其层与层之间(层间)的插入(吸留)和锂离子从层间的脱离(放出)来进行充放电。为了提高以这样的石墨材料作为负极活性物质的负极的性能，一直以来提出了各种方案。

例如，专利文献1公开了，使用石墨粒子作为负极活性物质时，出于提高负极的电解液的渗透性和高速率放电特性的目的，将石墨粒子的(002)面的方向配置成与集电体垂直的方向。

另外，专利文献2和3公开了，出于提高高速率充放电时的放电容量和循环特性的目，在使石墨粉末中含有的石墨粒子彼此的(002)面在磁场中沿同一方向取向的状态下，除去溶剂，利用粘结材料将石墨粉末固化成型，由此制造锂二次电池用的负极。

另外，专利文献4公开了，出于提高快速充电特性、高速率放电特性的目的，使用平均粒径为10～25μm且比表面积为1.0～5.0m²/g的石墨粒子作为在磁场中取向的负极活性物质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本国专利申请公开平成9年第245770号公报

专利文献2:日本国专利申请公开2003-197189号公报

专利文献3:日本国专利申请公开2003-197182号公报

专利文献4:日本国专利申请公开2004-220926号公报

发明内容

然而，随着锂二次电池的性能达到一定的水准、利用领域逐渐扩大，对锂二次电池所要求的各特性根据目标用途而发生了各种变化。例如，对于一般民用的锂电池，特别要求循环特性的提高。另外，例如大型设备、电动汽车等用途的锂二次电池则特别要求输出特性和容量特性的提高。而且，例如关于混合动力方式的电动汽车等用途的锂电池，特别要求高速率特性(也称为大电流放电特性或高速率放电特性)的进一步提高。由于该高速率特性受电极的内部电阻的直接影响，所以为了提高高速率特性必须降低内部电阻。因此，如何在尽可能确保容量的同时降低电极的内部电阻成为了技术的关键。

本发明是鉴于上述观点而完成的，其主要目的是提供降低内部电阻而进一步提高了高速率特性的锂二次电池。

本发明涉及的锂二次电池具备在正极集电体上具备正极活性物质层的正极正极、在负极集电体上具备负极活性物质层的负极、和非水电解质。另外，上述正极活性物质层含有能够可逆地吸留和放出锂离子的正极活性物质。在上述构成中，上述负极活性物质层中含有的负极活性物质由(1)每个粒子的平均弯曲数f为0＜f≤3、(2)平均长宽比为1.8以上的弯曲的层状石墨构成，并且(3)使上述负极活性物质的长径与上述负极集电体的表面所成的角为θn、使0°≤θn≤30°的上述负极活性物质的数目为n1、使60°≤θn≤90°的上述负极活性物质的数目为n2时，上述负极活性物质层中含有的负极活性物质以由n2/n1定义的垂直度成为1.0以上的方式进行取向。

在该锂二次电池中，作为负极活性物质的层状石墨以垂直度成为1以上的方式取向，输入输出特性优异，降低了直流电阻。另外，层状石墨在平均弯曲数f为0＜f≤3的范围弯曲，能够在层状石墨内和邻接的层状石墨彼此之间确保适度的空隙，因此还能够降低扩散电阻。应予说明，即使满足上述平均弯曲数f，如果负极活性物质整体弯曲等而平均长宽比小于1.8，则直流电阻变差，因此也不优选。根据上述构成，可提高负极整体的与集电体垂直方向的导电性而降低内部电阻，因此能够实现充放电时的极化特性提高、高速率充放电特性优异的锂二次电池。