[发明专利]非水系二次电池负极用碳材料、非水系二次电池用负极及非水系二次电池

说明书

本发明的目的在于提供高容量、高输出且循环特性优异、不可逆容量少的非水系二次电池负极用碳材料等。本发明涉及的非水系二次电池负极用碳材料含有：(1)含有硅元素的复合碳粒子(A)、以及(2)由石墨粒子(C)与非晶质碳复合化而成的非晶质复合石墨粒子(B)。

本申请是申请日为2014年11月27日、申请号为201480065097.2、发明名称为“非水系二次电池负极用碳材料、非水系二次电池用负极及非水系二次电池”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及非水系二次电池中使用的非水系二次电池负极用碳材料、使用该碳材料而形成的负极、以及具备该负极的非水系二次电池。

背景技术

开发了包含能够吸留和放出锂离子的正极和负极、以及溶解有LiPF₆、LiBF₄等锂盐的非水电解液的非水系二次电池并将其供于实际使用。

作为该电池的负极材料，已提出了各种材料，但使用了天然石墨、焦炭等通过石墨化而得到的人造石墨、石墨化中间相沥青、石墨化碳纤维等石墨质的碳材料作为上述负极材料，这是因为，这些材料的容量高、以及放电电位的平坦性优异等。

另一方面，最近，谋求非水系二次电池、尤其是锂离子二次电池的用途扩展，除了以往的面向笔记本型个人电脑、移动通信设备、便携式照相机、便携式游戏机等的用途以外，还开发了面向电动工具、电动汽车等的用途。其结果是，期望不仅要求具有比以往更高的快速充放电特性、而且高容量且兼具高循环特性的锂离子二次电池。

因此，为了提高极板中的碳材料的填充率而增加放电容量，使用了混合有性质不同的石墨粒子的碳材料。

但是，针对这样的高容量的要求，对于碳中心的负极而言，由于碳的理论容量为372mAh，期望372mAh以上的容量是不可能的。因此，研究了将各种理论容量高的物质、特别是金属粒子应用于负极。

例如，在专利文献1中，提出了对Si化合物的微粉、石墨和作为碳质物质前体的沥青等的混合物进行烧成来制造Si复合碳粒子的方法。

另外，在专利文献2中，提出了混合使用两种材料(金属氧化物和碳材料)作为活性物质的方法，所述两种材料进行不同的电化学还原反应且具有不同的平衡电位。

另外，在专利文献3、4中，提出了含有石墨粒子和由Si化合物与石墨粉末形成的Si复合碳粒子的非水系二次电池。根据这些文献的报道，通过采用上述材料，能够提供高容量且循环特性优异的非水系二次电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-223892号公报

专利文献2：日本特开平11-135106号公报

专利文献3：日本特开2012-124114号公报

专利文献4：国际公开第2012-018035号

发明内容

发明要解决的课题

但是，根据本发明人等的研究，专利文献1中记载的技术是用由碳形成的碳质物质对石墨和Si化合物微粉进行复合化而得到的Si复合碳粒子，但该Si复合碳粒子存在由于充放电时的膨胀收缩而使粒子间的接触点容易分离而不能获得足够的循环特性的问题。另外，对于Si复合碳粒子而言，由于充放电时的结合性不同、随着膨胀而使粒子内外的导电性降低，会导致阻碍锂的迁移。其结果是存在不能获得足够的高速充放电的性能(输出特性)的问题，该Si复合碳粒子尚未达到非水系二次电池的实用水平。