[发明专利]锂离子二次电池用负极材料、锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池

说明书

本发明提供锂离子二次电池用负极材料、锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池。本发明的锂离子二次电池用负极材料，其包含硅氧化物，在X射线衍射光谱中具有属于Si(111)的衍射峰，并且由所述衍射峰算出的硅微晶的大小为2.0nm～8.0nm。

本发明是申请号为201380054630.0(国际申请号为PCT/JP2013/079037)、申请日为2013年10月25日、发明名称为“锂离子二次电池用负极材料、锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池用负极材料、锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池。

背景技术

现在，锂离子二次电池的负极材料主要使用石墨，但已知石墨的放电容量具有372mAh/g的理论容量极限。近年来随着手机、笔记本电脑、平板终端等移动设备的高性能化，对锂离子二次电池的高容量化要求加强，要求能够实现锂离子二次电池的进一步高容量化的负极材料。

因此，正在活跃地进行理论容量高、使用了能够吸藏和放出锂离子的元素(以下，也称为“特定元素”。另外将包含该特定元素的物质也称为“特定元素体”)的负极材料的开发。

作为上述特定元素，熟知有硅、锡、铅、铝等。其中，作为特定元素体之一的硅氧化物与由其它特定元素构成的负极材料相比具有容量高、廉价、加工性良好等优点，因此对使用了硅氧化物的负极材料的研究特别积极。

另一方面，已知这些特定元素体在通过充电进行了合金化时，体积大大膨胀。这样的体积膨胀会使特定元素体本身微细化，进而使用了这些特定元素体的负极材料的结构也会被破坏而导致导电性被切断。因此，由于循环过程而使容量显著降低成为了课题。

针对该课题，例如日本特许第3952180号公报中公开了一种非水电解质二次电池负极材料用导电性硅复合体，其特征在于，在X射线衍射中观察到属于Si(111)的衍射峰，以其衍射线的半值宽为基础通过Scherrer法求出的硅晶体的大小为1nm～500nm，所述硅复合体是用碳对具有在硅系化合物中分散有硅微晶的结构的粒子表面进行涂布而形成的。

根据日本特许第3952180号公报的技术，通过将硅微晶或者微粒分散于非活性且坚固的物质例如二氧化硅中，进一步熔合用于对其表面的至少一部分赋予导电性的碳，从而形成表面的导电性自不待言，相对于伴随锂的吸藏和放出的体积变化也稳定的结构，作为结果，能够改善长期稳定性和初期效率。

另外，日本特许第4171897号公报中公开了一种非水电解质二次电池用负极材料，其特征在于，其为用石墨皮膜被覆能够吸藏和放出锂离子的材料表面的导电性粉末，石墨被覆量为3～40重量％、BET比表面积为2～30m²/g，该石墨皮膜根据拉曼光谱在拉曼位移为1330cm^-1和1580cm^-1附近具有石墨结构特有的光谱。

根据日本特许第4171897号公报的技术，通过将被覆在能够吸藏、放出锂离子的材料表面的石墨皮膜的物性控制在特定范围内，可得到能够达到市场所要求的特性水平的锂离子二次电池的负极。

另外，日本特开2011-90869号公报中公开了一种非水电解质二次电池用负极材料，其为在使用非水电解质的二次电池用的负极中使用的负极材料，其特征在于，该负极材料是在通式SiO_x所表示的硅氧化物的表面上被覆有碳皮膜的材料，且上述碳皮膜进行了热等离子体处理。

根据日本特开2011-90869号公报的技术，能够得到解决作为氧化硅缺点的电极膨胀和因气体产生导致的电池膨胀，且循环特性优异的用作非水电解质二次电池负极有效的负极材料。

发明内容

发明要解决的问题