[发明专利]负极和锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及负极和锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池与镍镉电池、镍氢电池等相比，其重量轻、容量高，因此被作为便携式电子设备用电源广泛应用。另外其也成为混合动力汽车、电动汽车用装载电源的有力的候选电源。于是，伴随着近些年来的便携式电子设备的小型化、高功能化，期待作为这些电源的锂离子二次电池能进一步高容量化。

锂离子二次电池的容量主要依赖于电极的活性物质。负极活性物质一般利用石墨，不过为了应对上述要求需要使用更高容量的负极活性物质。因此，具有比石墨的理论容量（372mAh/g）大得多的理论容量（4210mAh/g）的硅受到关注。另外，由于氧化硅会缓和由硅充放电时的膨胀收缩产生的应力，因此，相比于硅，硅和氧化硅的混合物的循环特性更优异。但是，硅和氧化硅的混合物缺乏电传导性，在放电时的电流密度高的情况下的放电容量相对于电池容量而言显著降低，因此，为了用作特别需要高倍率下的放电容量的上述混合动力汽车、电动汽车用的电源，成为应该克服的大问题。

为了提高高倍率下的放电容量，有一种技术已被提出，其中，通过可逆地吸入·放出锂离子的具有至少在一面上形成有凹部和凸部的集电体、以及在集电体的凸部上形成的柱状体的构成，从而在柱状体之间形成空间部，可以在柱状体全部周围吸入·放出锂（专利文献1）。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2008-277031号

发明内容

然而，在上述专利文献1中记载的方法中，在柱状体内存在晶界，因此在晶界之间电子的传导被抑制，倍率特性的改善不够充分。另外，硅和氧化硅硬且脆弱，因此，如果对硅颗粒和氧化硅颗粒的D99大的涂膜通过压延等来使密度增加，就会破坏负极活性物质，增加晶界。

另外，在D50小的情况下，负极活性物质层内的晶界也会增加。晶界增加且密度降低的话，导电性就会降低。另外，关于电极涂膜的厚度，在用狭缝挤压涂布机（slit-die coater）等涂布的情况下，由于负极活性物质颗粒的凝集物被压入吐出涂料的空隙部（slit），涂膜的厚度会变得不均匀，为了抑制这种不良状态，电极涂膜的厚度通常是相对于负极活性物质颗粒的D99的5～10倍左右。

本发明是鉴于上述现有技术中具有的课题完成的，目的在于提供在高倍率下的放电容量高的负极以及锂离子二次电池。

为了达到上述目的，本发明为一种负极，其特征为，是使用以硅和氧化硅为主要成分的负极活性物质的负极，其中，负极活性物质层的膜厚和负极活性物质的粒度分布D99的比为1.2～2.0，D99的值为7～27μm，并且负极活性物质层的密度为1.2～1.6g/cm³。

通过使用本发明的上述负极，可以提供抑制负极的电传导性的降低且高倍率下的放电容量高的负极。

通过使用本发明的负极，可以提供高倍率下的放电容量高的锂离子二次电池。

根据本发明，可以提供高倍率下的放电容量高的负极以及锂离子二次电池。

附图说明

图1为本实施方式中的锂离子二次电池的截面示意图。

符号说明

10……正极，12……正极集电体，14……正极活性物质层，18……隔离物，20……负极，22……负极集电体，24……负极活性物质层，30……叠层体，50……外壳，60，62……导线，100……锂离子二次电池。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。另外，本发明不限定于以下的实施方式。另外，在以下记载的构成要素中，包括本领域技术人员容易想到的要素、实际上相同的要素。进一步，下面所记载的构成要素可以适当组合。

图1为表示本实施方式中的锂离子二次电池的截面示意图。如图1所示，锂离子二次电池100具备：叠层体30，其具有正极10、与正极10相对的负极20、以及介于正极10和负极20之间并分别接触于正极10的主面和负极20的主面的隔离物18；以及含有锂离子的电解液。

锂离子二次电池100主要具备：叠层体30，在密闭的状态下容纳叠层体30的外壳50，以及连接于叠层体30的一对导线60、62。

正极10具有正极集电体12和形成于正极集电体12上的正极活性物质14。另外，负极20具有负极集电体22和形成于负极集电体22上的负极活性物质层24。隔离物18位于负极活性物质层24和正极活性物质层14之间。