[发明专利]非水电解质二次电池用负极材料及二次电池用负极、非水电解质二次电池以及电池包

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及非水电解质二次电池用负极材料、非水电解质二次电池用负极、非水电解质二次电池及电池包。

本申请基于2014年9月19日在日本提出申请的特愿2014-191450号并主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

近年来，由于电子设备小型化技术的快速发展，各种便携式电子设备正在普及。而且，对于这些便携式电子设备的电源即电池也要求小型化，能量密度高的非水电解质二次电池受到注目。

使用金属锂作为负极活性物质而形成的非水电解质二次电池具有虽能量密度非常高，但因充电时被称为枝晶的树枝状的结晶在负极上析出而使电池寿命短的特征。此外，在该非水电解质二次电池中，枝晶生长而达到正极，有时引起内部短路，安全性也存在问题。因而，作为替代金属锂的负极活性物质，已使用可嵌入、脱嵌锂的碳材料，特别是石墨质碳。

为提高非水电解质二次电池的能量密度，尝试了在负极活性物质中使用锂嵌入容量大、密度高的物质。作为这样的物质，例如可列举出硅、锡等与锂合金化的元素及非晶质硫属化合物。在这些物质中，硅可嵌入锂至锂原子相对于硅原子的原子比即Li/Si达到4.4。因此，该负极活性物质的单位质量的负极容量为石墨质碳的大约10倍。

但是，采用硅时生成的硅氧化物因锂的嵌入而形成稳定的硅酸锂。这些硅酸锂成为非可逆容量的主要原因，有充放电效率下降的问题。

发明内容

本发明要解决的课题是，提供一种能够提高非水电解质二次电池用负极的充放电容量及初期效率的非水电解质二次电池用负极材料及采用该材料的非水电解质二次电池用负极、非水电解质二次电池以及电池包。

用于解决课题的手段

实施方式的非水电解质二次电池用负极材料含有选自硅粒子、硅氧化物复合粒子及含锂硅氧化物复合粒子中的至少1种和有机分子R。

硅氧化物复合粒子含有由SiO_x(1≤x≤2)构成的氧化硅相及由包含或保持在该氧化硅相中的Si构成的硅相。

含锂硅氧化物复合粒子通过在所述硅氧化物复合粒子中含有锂而形成。

所述有机分子R通过氨基甲酸酯键与所述硅粒子的表层部及所述氧化硅相的表层部中的至少一方键合。

所述有机分子R表示碳原子数为1～20的链状烃基、碳原子数为1～20的环状烃基或碳原子数为1～20的芳香族烃基，或表示碳原子及氢原子中的至少1个被选自卤原子、氧原子、硫原子、氮原子及硅原子中的至少1种取代得到的碳原子数为1～20的链状烃基、碳原子数为1～20的环状烃基或碳原子数为1～20的芳香族烃基。

根据上述构成的非水电解质二次电池用负极材料，由于在硅粒子的表层部、硅氧化物复合粒子的表层部及含锂硅氧化物复合粒子的表层部中的至少1个中通过氨基甲酸酯键键合了有机分子R，因此在将该负极材料用于非水电解质二次电池用负极时，能够提高该负极的充放电容量、初期效率。

附图说明

图1是表示第2实施方式所涉及的电极的示意图。

图2是表示第3实施方式所涉及的非水电解质二次电池的示意图。

图3是表示第3实施方式所涉及的非水电解质二次电池的示意图。

图4是表示第3实施方式所涉及的非水电解质二次电池的示意图。

图5是表示第3实施方式所涉及的非水电解质二次电池的示意图。

图6是表示第4实施方式所涉及的电池包的概略立体图。

图7是表示第4实施方式所涉及的电池包的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对非水电解质二次电池用负极材料、非水电解质二次电池用负极、非水电解质二次电池及电池包的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

在第1实施方式中，提供一种含有选自硅粒子、硅氧化物复合粒子及含锂硅氧化物复合粒子中的至少1种和有机分子R的非水电解质二次电池用负极材料。

所述硅氧化物复合粒子含有由SiO_x(1≤x≤2)构成的氧化硅相及由包含或保持在该氧化硅相中的Si构成的硅相。

所述含锂硅氧化物复合粒子通过在所述硅氧化物复合粒子中含有锂而形成。

所述有机分子R通过氨基甲酸酯键与所述硅粒子的表层部及所述氧化硅相的表层部中的至少一方键合。

本实施方式所涉及的非水电解质二次电池用负极材料可用作用于形成非水电解质二次电池用的负极的材料。