[发明专利]负极材料、非水性电解质二次电池及其制造方法

说明书

本发明涉及负极材料、非水性电解质二次电池及其制造方法。一种负极材料包含复合粒子。各个所述复合粒子包含负极活性材料粒子和膜。所述负极活性材料粒子包含硅氧化物相和锂硅酸盐相。所述膜覆盖所述负极活性材料粒子的表面。所述膜包含阴离子交换树脂。氟化物离子结合到所述阴离子交换树脂的离子交换基团上。所述负极材料中的所述阴离子交换树脂的含量不高于33质量％。

本非临时申请要求2018年3月28日提交给日本专利局的日本专利申请2018-061641号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及负极材料、非水性电解质二次电池及其制造方法。

背景技术

日本特开2011-222153号公报公开了一种用作非水性电解质二次电池的负极材料的掺杂有锂(Li)的硅氧化物材料(SiO_x)(下文中，非水性电解质二次电池可以简称为“电池”)。

发明内容

已经对包含SiO_x的负极材料进行了研究。SiO_x是粒子形式的负极活性材料。SiO_x可以具有高比容量。预期包含SiO_x的电池具有高容量。然而，当包含SiO_x时，在初始充电和放电期间发生的不可逆容量损失趋于是大的。作为不可逆容量损失的原因，考虑存在在初始充电期间在电池中形成的锂硅酸盐(lithium silicate)相(诸如Li₄SiO₄)。

日本特开2011-222153号公报描述了在初始充电和放电之前对SiO_x掺杂预设量的Li。换句话说，负极活性材料粒子在初始充电和放电之前具有在其中形成的锂硅酸盐相。在这种构造中，预期在初始充电和放电期间在电池中发生的不可逆容量损失将降低。

根据本公开内容，已经在原料中形成的锂硅酸盐相的存在可能导致电池循环性能降低。

本公开内容的一个目的是改善包含如下负极活性材料粒子的非水性电解质二次电池的循环性能，各个所述负极活性材料粒子包含锂硅酸盐相。

在下文中，描述了根据本公开内容的技术构成和效果。应当注意，根据本公开内容的作用机制的一部分基于推测。因此，权利要求的范围不应受作用机制是否正确的限制。

[1]根据本公开内容的负极材料是非水性电解质二次电池用负极材料。所述负极材料包含复合粒子。各个复合粒子包含负极活性材料粒子和膜。所述负极活性材料粒子包含硅氧化物相和锂硅酸盐相。所述膜覆盖负极活性材料粒子的表面。所述膜包含阴离子交换树脂。所述阴离子交换树脂的离子交换基团具有与其结合的氟化物离子(fluorideion)。负极材料中阴离子交换树脂的含量不高于33质量％。

认为在包含锂硅酸盐相的负极活性材料粒子中，锂硅酸盐相与大气中存在的水分、溶剂中存在的水分等反应，从而可能产生碱性成分(诸如LiOH)。电池的负极通常通过糊料施涂来制造。糊料通过将负极活性材料粒子、粘合剂、溶剂等混合来制备。在一些情况下，糊料的溶剂是水。

认为在糊料内，锂硅酸盐相中的碱性成分可能释放到溶剂中。认为，由此释放到溶剂中的碱性成分可能使粘合剂劣化。认为粘合剂的劣化导致循环性能降低。更具体地讲，认为粘合剂的劣化导致诸如粘合剂的粘合力降低的现象，从而导致诸如在充电-放电循环期间在负极活性材料粒子之间脱离的可能性增加的现象。

在根据本公开内容的负极材料中，负极活性材料粒子的表面具有在其上形成的膜。所述膜包含阴离子交换树脂。氟化物离子(F^-)结合至阴离子交换树脂的离子交换基团。认为从糊料中的锂硅酸盐相释放的碱性成分(诸如LiOH)在穿过所述膜时，所述碱性成分可以转化成氟化物(诸如氟化锂(LiF))。认为这种现象的原因是例如OH^-被离子交换基团处的F^-置换。结果，认为抑制了碱性成分向溶剂的释放。因此，预期抑制了粘合剂的劣化并改善循环性能。