[发明专利]锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及将构成元素中包含Si和O的材料作为负极活性物质，同时充放电循环特性优异的锂离子二次电池。

背景技术

以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池由于为高电压、高容量，因此作为各种便携设备的电源而广泛采用。此外，近年来，看到在电动工具等动力工具、电动汽车、电动式自行车等中型、大型尺寸中的用途也扩大。

在这种情形下，对锂离子二次电池要求进一步的高容量化，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。其中已知，作为负极的活性物质材料，代替以往的锂离子二次电池所采用的石墨等碳质材料，硅(Si)、锡(Sn)等能够吸留、放出更多锂(离子)的材料受到关注，特别是具有Si的超微粒分散在SiO₂中而成的结构的SiO_x也兼备负荷特性优异等特征。

然而，由于SiO_x伴随电池的充放电的体积变化大，因此使用该SiO_x的电池中，可能会由于反复充放电而电池特性急剧降低。

此外，也进行了试图解决这样的问题的技术性研讨。例如，专利文献1中提出了，提供使与SiO_x同时使用了石墨的负极、和特定组成的含有Li的过渡金属氧化物的正极组合，而且控制放电到2.5V时的负极的电位，从而能够确保高容量并且高电池特性的非水二次电池。

另一方面，与这样的技术不同地，也已知通过调整锂离子二次电池所使用的非水电解液的构成，来改善锂离子二次电池的电池特性的技术(例如，专利文献2～4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－113863号公报

专利文献2：日本特开2003－173821号公报

专利文献3：日本特开2003－243029号公报

专利文献4：日本特开2011－192561号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述情形而作出的，其目的在于，提供将构成元素中包含Si和O的材料作为负极活性物质，同时充放电循环特性优异的锂离子二次电池。

用于解决课题的方法

能够达成上述目的的本发明的锂离子二次电池的特征在于，具有：具有正极合剂层的正极、负极、隔膜、以及至少含有电解质盐和有机溶剂的非水电解液，上述负极具有负极合剂层，所述负极合剂层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，将该材料记载为SiO_x。)作为负极活性物质，上述非水电解液使用：电解质盐的浓度超过含有上述电解质盐和上述有机溶剂的非水电解液的传导率成为极大值的浓度，并且25℃的传导率为6.5～16mS/cm²的非水电解液。

发明的效果

根据本发明，可以提供将构成元素中包含Si和O的材料作为负极活性物质，同时充放电循环特性优异的锂离子二次电池。

附图说明

图1是示意性示出本发明的锂离子二次电池的一例的图，(a)是其平面图，(b)是其局部纵截面图。

图2是图1所示的锂离子二次电池的立体图。

图3是表示实施例1～3、7和比较例1的锂离子二次电池所使用的非水电解液的电解质盐的浓度与传导率的关系的图。

具体实施方式

在具有包含SiO_x的负极的锂离子二次电池中，如果反复进行充放电，则由于伴随该充放电的SiO_x的膨胀收缩，因此SiO_x粒子微粉化而形成新生面。在该新生面，SiO_x中所含的高活性的Si(具体后述)露出，该Si引起非水电解液的分解，从而形成包含来源于非水电解液中的电解质盐的锂离子与非水电解液成分的分解反应生成物的SEI(固体电解质界面，Solid ElectrolyteInterface)皮膜。

该SEI皮膜防止SiO_x新生面与非水电解液的直接接触，从而有助于抑制该新生面中的非水电解液的分解反应，但随着电池的充放电而SiO_x粒子进行微粉化从而新生面相继产生，因此被覆该新生面的SEI皮膜的形成也反复进行，其结果是，非水电解液中的电解质盐的消耗增加，其量减少(即，非水电解液中的电解质盐的浓度降低)。