[发明专利]负极活性物质、锂离子二次电池、及其制造方法

说明书

本发明是一种负极活性物质，其包含负极活性物质颗粒，所述负极活性物质的特征在于，前述负极活性物质颗粒含有硅化合物颗粒，所述硅化合物颗粒包含硅化合物SiO_x，其中，0.5≤x≤1.6；前述硅化合物颗粒含有Li₂SiO₃和Li₄SiO₄中的至少一种以上，前述负极活性物质颗粒的松散堆积密度BD为0.5g/cm³以上且0.9g/cm³以下，振实密度TD为0.7g/cm³以上且1.2g/cm³以下，并且，以(TD－BD)/TD来规定的压缩度为25％以下。由此，本发明提供一种负极活性物质，其在作为二次电池的负极活性物质使用时，能够提升初始充放电特性和循环特性。

技术领域

本发明涉及一种负极活性物质、混合负极活性物质材料、非水电解质二次电池用负极、锂离子二次电池、负极活性物质的制造方法、以及锂离子二次电池的制造方法。

背景技术

近年来，以行动式终端等为代表的小型电子机器广泛普及，而强力要求进一步小型化、轻量化及长寿化。针对这种市场要求，推进了一种二次电池的开发，所述二次电池特别小型且轻量，并且能够获得高能量密度。此二次电池的应用不限定于小型电子机器，对于以汽车等为代表的大型电子机器、以房屋等为代表的蓄电系统的应用也正在研究之中。

其中，锂离子二次电池易于实行小型化及高容量化，并且，能够获得比铅电池、镍镉电池更高的能量密度，因此备受期待。

上述锂离子二次电池具备正极和负极、隔板、及电解液，且负极包含与充放电反应相关的负极活性物质。

作为此负极活性物质，广泛使用碳系活性物质，另一方面，最近的市场要求进一步提升电池容量。为了提升电池容量，正在研究使用硅来作为负极活性物质材料。原因在于，硅的理论容量(4199mAh/g)比石墨的理论容量(372mAh/g)大10倍以上，因此可期待大幅提升电池容量。作为负极活性物质材料的硅材料的开发，不仅对于硅单体，对于以合金、氧化物为代表的化合物等也正在研究中。另外，活性物质形状，正在研究从由碳系活性物质所实施的标准涂布型到直接沉积在集电体上的一体型。

然而，如果使用硅作为负极活性物质的主原料，则在充放电时负极活性物质会膨胀、收缩，因此主要在负极活性物质表层附近容易碎裂。另外，在活性物质内部会生成离子性物质，而使负极活性物质成为易于碎裂的物质。如果负极活性物质表层碎裂，则会因此导致产生新生表面，而活性物质的反应面积增加。此时，在新生表面会发生电解液的分解反应，并且在新生表面上会形成电解液的分解物也就是被膜，因此耗费电解液。因此，使循环特性易于降低。

至此，为了提升电池初始效率和循环特性等，对于以硅材料为主要材料的锂离子二次电池用负极材料、电极构成进行了各种研究。

具体来说，为了获得良好的循环特性和高安全性，使用气相法来使硅和非晶二氧化硅同时沉积(参照例如专利文献1)。另外，为了获得高电池容量和安全性，在硅氧化物颗粒的表层设置碳材料(导电材料)(参照例如专利文献2)。进一步，为了改善循环特性并且获得高输入输出特性，制作含有硅和氧的活性物质，并且在集电体附近形成氧比率较高的活性物质层(参照例如专利文献3)。另外，为了使循环特性提升，使硅活性物质中含有氧，且以下述方式形成：平均含氧量为40原子％(at％)以下，并且在集电体附近的含氧量较多(参照例如专利文献4)。