[发明专利]非水电解质二次电池用负极及采用其的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的循环寿命的提高。

背景技术

由于锂离子二次电池所代表的非水电解质二次电池具有高能量密度且为高容量，因此被用作移动电话、笔记本式个人计算机等移动信息终端、电动汽车等驱动电源。

在移动信息终端之中，近年来需求大幅发展的智能手机或平板型计算机等大多成为电池无法容易地自设备主体拆除的构造。由此，要求被用于这些设备的非水电解质二次电池，与现有的可以容易地拆除更换的电池组所使用的非水电解质二次电池相比，具有高能量密度且为长寿命。

在此，为了实现非水电解质二次电池的高能量密度化，例如进行如下动作：提高制作电极时的轧制压力以提高活性物质的填充密度。

然而，在作为负极活性物质而采用石墨粒子的情况下，若提高轧制压力，则取向成与该石墨结晶的面方向平行的基面(basal planes)平行于负极的面方向，与石墨结晶的层叠方向平行的端面(edge planes)在负极混合剂层表面上变得难以取向(取向度升高)。再有，产生石墨粒子的变形或裂开等，由此取向度进一步升高。

例如，在锂离子二次电池中，锂离子从石墨结晶的端面被插入层间。为此，若取向度升高，则锂离子变得难以被石墨粒子吸藏，由此输入特性下降。再有，若石墨粒子变形，则负极混合剂层表面的细孔减少，输入特性进一步下降。

进而，石墨粒子由于充放电而膨胀收缩，伴随于此，负极混合剂层也膨胀收缩。为此，若反复进行充放电循环，则也会产生负极活性物质粒子间的接触电阻增加、循环寿命下降的问题。

因而，以往为了提高将碳材料用作负极活性物质的非水电解质二次电池的电池特性，提出专利文献1～9所公开的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2004-55139号公报

专利文献2：JP特开2010-267629号公报

专利文献3：JP特开2012-109280号公报

专利文献4：国际公开第2005/069410号

专利文献5：JP特开平11-283622号公报

专利文献6：JP特开2003-297353号公报

专利文献7：JP特开2003-31218号公报

专利文献8：国际公开第2012/001845号

专利文献9：JP特开2004-127913号公报

在专利文献1～4中提出以下技术：在石墨粒子及有机系粘合剂的混合物与集电体被加压并被一体化而成的锂二次电池用负极中，将负极的通过X射线衍射所测量的衍射强度比(002)/(110)设为500以下。根据该技术，能够提供在提高了负极混合剂层的密度时充放电特性及循环特性的急速下降少的负极、及采用所述负极的高容量锂二次电池。

在专利文献5中提出以下技术：将作为负极活性物质的碳材料的X射线衍射强度比I(002)/I(110)设为250以下。根据该技术，能够提供高负载特性优越的非水电解质二次电池。

在专利文献6中提出以下技术：一种具备包含碳质材料的层的负极，将所述层的填充密度d设为0.9～1.9g/cm³且将所述负极的衍射强度比I(002)/I(110)设为2000以下。根据该技术，能够提供电池容量、循环特性、充放电效率优越的二次电池。

在专利文献7中提出一种由粉末状的碳物质构成的锂二次电池用负极活性物质材料，其中X射线衍射强度比I(110)/I(002)为0.015以下，(002)面的峰值半幅值为0.2°以上，层间距离d002为0.337nm以上。根据该技术，能够提供保存特性、特别是高温下的保存特性良好的锂二次电池。

在专利文献8中提出以下技术：负极混合剂层包含破坏强度为100MPa以上的碳材料粒子，在所述负极混合剂层的衍射像中，比I(101)/I(100)满足1.0＜I(101)/I(100)＜3.0，比I(110)/I(004)满足0.25≤I(110)/I(004)≤0.45。根据该技术，能够提供为高容量且在低温环境下及高电流密度时的充放电中具有高输入输出特性的非水电解质二次电池。

在专利文献9中提出：作为负极活性物质，采用粒化成型为密度1.6g/cm³并进行了X射线衍射测量时的衍射图案中的峰值强度比I(002)/I(110)为1000以下的人造石墨粒子、和圆形度大的球状石墨粒子的混合物。根据该技术，能够在大幅地改善高能量密度的锂二次电池的充放电循环特性的同时提高或维持放电速率特性、低温放电特性及安全性。