[发明专利]非水电解质二次电池用负极及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用负极以及使用其的非水电解质二次电池。

背景技术

近年，面向非水电解质二次电池的高能量密度化、高输出功率化，作为负极活性物质，研究替代石墨等碳质材料而使用如硅、锗、锡和锌等那样的与锂合金化的材料。但是例如使用了含有硅的材料作为负极活性物质的负极，在吸藏·释放锂时，伴随有大的体积膨胀、收缩。因此，具备以含有硅的材料作为负极活性物质的负极的非水电解质二次电池中，随着经过充放电循环而产生电池的膨胀、负极活性物质的微粉化、由于应力所导致的负极活性物质自集电体剥离等，结果导致循环特性的降低。

下述专利文献1中公开了一种非水电解质二次电池，其使用在堆积于负极集电体上的包含硅等负极活性物质的薄膜形成有与其周围相比膜厚厚的包含硅等负极活性物质的多个柱状凸部的负极。

下述专利文献1中公开的非水电解质二次电池中的负极，通过溅射法在负极集电体的表面形成成为底层的硅薄膜，进而在其表面通过溅射法和蚀刻法组合而成的剥离(liftoff)法，形成包含硅的柱状凸部。该负极通过在柱状凸部的周围确保容纳充放电时的负极活性物质的体积膨胀的空隙，抑制电池的膨胀的同时不会对负极集电体施加大的应力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-303586号公报

发明内容

发明要解决的问题

使用了上述专利文献1中公开的负极的非水电解质二次电池中，能够得到由于充放电所导致的负极集电体的皱折的产生得到抑制、电池的膨胀小、体积能量密度高的非水电解质二次电池。但是，对于使用了上述专利文献1中公开的负极的非水电解质二次电池而言，关于容量维持率(循环特性)残留进一步改良的余地。

用于解决问题的方案

本发明的一方案的非水电解质二次电池用负极，其具备：集电体；和形成于前述集电体上、且含有与锂合金化的负极活性物质颗粒和粘结剂的负极合剂层，在未充电状态下，前述负极合剂层具有柱部分，俯视时的前述柱部分的总面积设为S1、俯视时的前述负极集电体的一面的全部面积设为S2的情况下，S1/S2的值为0.46以上且0.58以下。

发明的效果

根据本发明的一方案的非水电解质二次电池用负极，即使充电时负极活性物质颗粒膨胀，该膨胀也会被形成于负极合剂层的柱部分之间的空隙吸收，因此对负极集电体施加的应力也减小。并且，即使随着充放电而负极活性物质颗粒膨胀以及收缩，负极活性物质颗粒之间以及负极活性物质与集电体之间的粘合也会被粘结剂维持，因此负极活性物质颗粒之间以及负极活性物质与集电体之间的电子传导性得到维持。因此，若使用本发明的一方案的非水电解质二次电池用负极，则能够得到容量维持率良好的非水电解质二次电池。

并且，本发明的一方案的非水电解质二次电池用负极中，俯视时的前述柱部分的总面积设为S1、俯视时的前述负极集电体的一面的全部面积设为S2的情况下，S1/S2的值为0.46以上且0.58以下。由此即使充电时负极活性物质膨胀，该膨胀的部分自形成于负极合剂层的柱部分之间的空隙溢出也会得到抑制，因此放电时容易返回到原来的状态。因此，使用了本发明的一方案的非水电解质二次电池用负极的非水电解质二次电池中，能够得到充电时的厚度方向膨胀率小、并且容量维持率良好的非水电解质二次电池。需要说明的是，本说明书中的“俯视”指的是将负极载置于平坦面上的情况下、自上面观察负极。

附图说明

图1为表示实验例3的柱部分形成用模具的示意图。

图2为表示实验例4的柱部分形成用模具的示意图。

图3为表示实验例5的柱部分形成用模具的示意图。

图4为各实验例中使用的单极电池单元的示意图。

图5中，图5A为实验例3的负极的初次充电前的电子显微镜图像，图5B为初次充电后的电子显微镜图像。

图6中，图6A为对应于图5A的纵截面示意图，图6B为同样地对应于图5B的纵截面示意图。

图7中，图7A为初次放电后的对应于图5A的部分的电子显微镜图像，图7B为同样地第三次循环的放电后的对应于图5A的部分的电子显微镜图像。

具体实施方式