[发明专利]锂离子二次电池用负极和二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池，更特别地涉及能够形成特性优异的锂离子二次电池的负极，其制造方法，和使用所述锂离子二次电池的车辆和蓄电系统。

背景技术

锂离子二次电池以其小尺寸和大容量为特征，被广泛用作诸如移动电话和笔记本电脑的电子装置的电源，并且为改进便携IT装置的便利性做出了贡献。近年来，在大型应用如摩托车和汽车的驱动电源以及智能电网的蓄电池中的使用也获得了关注。因为对锂离子二次电池的需求已经增加并且它们被用于各种领域中，因此需要电池具有诸如以下的特性：进一步高的能量密度、能承受长期使用的寿命特性、和在宽范围温度条件下的可用性。

碳类材料如石墨通常被用于锂离子二次电池的负极中，但是为了增强电池的能量密度，已经提出了除碳材料粒子外还含有金属粒子如硅粒子或氧化物粒子如硅氧化物的负极(参见，例如专利文献1：日本特开2003-123740号公报)。

因为结晶性高的石墨对于电解液有着高的分解活性，因此经常使用表面涂覆有例如无定形碳的粒子(例如专利文献2：日本特开2010-97696号公报)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-123740号公报

专利文献2：日本特开2010-97696号公报

专利文献3：日本特开2014-225347号公报

发明内容

技术问题

在如专利文献1中的含石墨和硅类材料的负极中，存在硅类材料由于充放电而显示特别大的体积变化且负极随着充放电重复而劣化的问题，这影响了电池的循环特性。此外，当单独使用如专利文献2中描述的具有表面涂层的石墨时，循环特性改进，但是当与负极用硅类材料一起使用时，存在未观察到预期程度的改善的情况。此外，专利文献3描述了使用圆度高的硅氧化物作为负极材料的技术，但并没有关于与表面涂覆的碳材料共同使用进行描述。

本发明的实施方式通过使用通常是硅类材料的金属和/或金属氧化物和表面涂覆的碳材料作为活性材料，提供了循环特性优异的锂离子二次电池用负极。

技术方案

本发明的一个实施方式涉及锂离子二次电池用负极，所述负极包含以下作为活性材料：(a)选自能够与锂形成合金的金属和能够吸藏和放出锂离子的金属氧化物中的至少一种材料(下文中称为金属和/或金属氧化物)，和

(b)能够吸藏和放出锂离子的表面涂覆的碳材料，

其中所述金属和/或金属氧化物粒子的由下式(1)限定的圆度的平均值为0.78以上：

圆度＝4πS/L²(1)

其中S是粒子投影图像的面积，L是粒子投影图像的周长。

有益效果

根据本发明的实施方式，提供了具有改进的循环特性的锂离子二次电池。

附图说明

图1是示意性显示堆叠电极元件的实例的横截面图。

图2示出了显示膜包装电池的基本结构的分解透视图。

图3示出了显示图2电池的横截面的示意性横截面图。

具体实施方式

已经常规使用的金属和金属氧化物通常通过将块粉碎而获得，因此粒子具有锐利的角并且比诸如石墨的碳材料更硬。因此，在制造电极时当将金属或金属氧化物粒子与表面涂覆的碳粒子混合时，据认为碳粒子的表面涂层被金属或金属氧化物粒子的锐利的角损坏，这引起剥离并降低了表面涂层的效果。同样在充放电循环中，据认为，因为金属和金属氧化物粒子显示大的体积变化，所以损坏了碳粒子的表面涂层。

在本实施方式中，据推测，因为金属或金属氧化物粒子不具有锐利的角，碳粒子的表面涂层没有损坏，或者即使其被损坏也比常规情况小的多，所以改进了循环特性。

在下文中，将关于锂二次电池的各构成元件描述本发明的实施方式。

<负极>

负极具有其中负极活性材料作为由负极粘合剂而一体化的负极活性材料层被层压在集电器上的结构。负极活性材料是能够随着充放电可逆地吸藏和放出锂离子的材料。

本实施方式的负极包含以下作为活性材料：(a)选自能够与锂形成合金的金属和能够吸藏和放出锂离子的金属氧化物中的至少一种材料，和(b)能够吸藏和放出锂离子的表面涂覆的碳材料。