[发明专利]复合体的制造方法和锂离子电池用负极材料

说明书

本发明涉及一种复合体的制造方法和锂离子电池用负极材料。具体涉及微粒(A)和碳颗粒(B)的复合体的制造法，包括将微粒(A)和熔融的沥青混合而得到混合物1的工序，所述微粒(A)由包含Si、Sn、Al、Ge或In中的至少1种的物质形成；将前述混合物1粉碎而得到粉碎物2a的工序；将前述粉碎物2a与碳颗粒(B)干式混合而得到混合物3a的工序；以及对前述混合物3a进行焙烧，接着进行粉碎的工序，或者包括：在前述混合物1中加入碳颗粒(B)，以干式进行混合粉碎得到粉碎物2b的工序；以及对前述粉碎物2b进行焙烧，接着进行粉碎的工序。将通过该方法得到的复合体用于锂离子电池的负极材料，由此能制成大容量且充放电循环特性优异的锂离子电池。

本申请是申请日为2014年8月4日，发明名称为“复合体的制造方法和锂离子电池用负极材料”的中国专利申请201480044864.1的分案申请。

技术领域

本发明涉及包含Si、Sn等的微粒和碳质材料的复合体的制造方法。更详细而言，本发明涉及能够用作锂离子电池用负极材料的复合体的制造方法。

背景技术

由于便携式电子设备的多功能化正在以超出电子部件的节能化的速度推进，因此便携式电子设备的功耗正在增加。因此，比迄今为止更加强烈地要求作为便携式电子设备的主电源的锂离子电池的高容量化和小型化。另外，电动汽车的需求增加，对其使用的锂离子电池也强烈要求高容量化。

现有的锂离子电池中主要使用石墨作为负极材料。石墨虽然显示优异的循环特性，但在化学计量学上只能够吸藏锂至LiC₆的比率，因此将石墨用于负极的锂离子电池的理论容量为372mAh/g。

为谋求锂离子电池的高容量化，正在研究将理论容量大的包含Si、Sn等金属元素的颗粒用于负极材料。例如，将包含Si的颗粒用于负极材料时的锂离子电池的理论容量为4200mAh/g。将金属锂用于负极的锂电池的理论容量为3900mAh/g，因此若能够将Si等用于负极材料，则可以期待能够得到比锂电池小型且高容量的锂离子电池。然而，Si等负极材料伴随锂离子的嵌入/脱嵌(吸藏/释放)的膨胀率和收缩率大。因此，颗粒间产生间隙，不能得到所期待那样的容量。另外，由于反复进行较大的膨胀和收缩，颗粒破碎而微粉化，因此电接触被切断，内部电阻增加，因此得到的锂离子电池具有充放电循环寿命短的缺点。

于是，提出了各种将碳质材料和Si组合而成的复合电极材料的方案。作为例子提出了以下方案等：在石墨颗粒的表面固定Si超微颗粒，混合石油中间相沥青之后，进行碳化来制备复合材料(专利文献1)；将Si粉末和天然石墨用行星式球磨机进行机械性粉碎，将Si埋设于石墨中之后，将碳纤维和煤焦油沥青溶解于THF中，然后进行碳化，从而制备复合材料(专利文献2)；将球状天然石墨、Si和作为空隙形成剂的PVA进行混合，将粘结剂沥青加热混合并进行碳化之后，进一步将粘结剂沥青和乙炔黑混合，然后进行碳化，从而制备复合材料(专利文献3)；将Si和粉末状沥青混合，进一步干式混合人造石墨之后，通过在600℃下进行脱焦油然后进行900℃碳化这样的2阶段焙烧来制备复合材料(专利文献4)；将使石墨分散于二甲苯而成的溶液、使石油沥青溶解于二甲苯而成的溶液、使沥青和Si分散于二甲苯而成的溶液混合之后，进行碳化来制备复合材料(专利文献5)等。

另外，提出了一种制法，其特征在于，其包括：将包含含硅的碳前体和碳质小球体的原料混合的工序；将前述工序中得到的混合物在400～700℃下进行热处理的工序；以及其后在800～1200℃下进行碳化处理的工序(专利文献6)。

进而，还提出了如下的制法：将鳞片状天然石墨、Si和煤焦油沥青以沥青中油(tarmiddle oil)作为溶剂利用双螺杆混炼机进行混炼，其后在450℃下进行焙烧之后，用Mechanofusion(注册商标)系统施加压缩力、剪切力之后，在1000℃下进行焙烧(专利文献7)。

现有技术文献

专利文献