[发明专利]负极和电池

说明书

相关申请的交叉引用

本发明包含于2007年10月15日向日本专利局提交的日本专 利申请JP2007-268348的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种负极，具有位于负极集电体上的负极活性物质 层；以及一种包含该负极的电池。

背景技术

近年来，诸如一体型摄像机(磁带录像机)、移动电话、以及笔 记本式个人电脑的便携式电子设备已被广泛应用，且强烈要求降低 它们的尺寸和重量并延长其使用寿命。因此，作为电源，电池，尤 其是能够提供高能量密度的轻重量二次电池已经得到发展。

特别地，由于同铅电池和镍镉电池相比，锂离子二次电池可提 供更高的能量密度，因此使用用于充电和放电反应的锂的嵌入和脱 嵌的二次电池(所谓的锂离子二次电池)具有极大的前景。锂离子 二次电池包括彼此相对的正极和负极，以及位于两者之间的隔膜， 以及浸渍隔膜的电解液。该负极在负极集电体上具有负极活性物质 层。

作为包含于负极活性物质层中负极活性物质，诸如石墨的碳材 料被广泛应用。然而，近年来，随着便携式电子设备的高性能和多 功能性的发展，进一步要求改善电池的容量。因此，已考虑使用硅 等代替碳材料。鉴于硅的理论容量(4199mAh/g)明显高于石墨的 理论容量(372mAh/g)，从而希望明显改善电池容量。

锂离子二次电池可以提供高能量密度。同时，锂离子二次电池 存在一些需要解决的缺陷。首先，充电时，嵌入锂离子的负极活性 物质具有高活性。因此，电解液易于分解，锂易于失去活性。其次， 当隔膜因强外力作用而被破坏时，可能发生内部短路。第三，当负 极活性物质在充电和放电过程中膨胀和收缩时，可使负极活性物质 层脱落。所有上述缺陷均可能成为降低循环特性和安全性的原因。

为解决锂离子二次电池的各种缺陷，已考虑了多种技术。特别 地，为改善循环特性和负载特性，已经提出了通过浸渍法在作为负 极活性物质的碳颗粒表面上涂覆氧化铝的水合物的技术(例如，参 见日本未审查专利申请公开第2003-257419号)。此外，为避免由内 部短路引起的异常过热，已经提出了通过诸如溅射法的气相沉积方 法，在负极活性物质层的表面上形成诸如氧化铝的多孔绝缘层的技 术(例如，参见日本未审查专利申请公开第2005-183179号)。此外， 为避免由于过热而发生的内部短路，已经提出了通过涂覆法在隔膜 和负极活性物质层之间形成包含诸如氧化铝和粘合剂的绝缘性填料 的多孔耐热层的技术(例如，参见日本未审查专利申请公开第 2006-120604号)。此外，为避免内部短路，已经提出了通过涂覆法 在负极活性物质层的表面上形成由诸如氧化铝粉末的固体颗粒和树 脂粘合剂组成的多孔保护膜的技术(例如，参见日本未审查专利申 请公开第07-220759号)。此外，为改善容量特性和循环特性，已经 提出了通过浸渍法用由锂-铝的氢氧化物组成的无机离子导电膜覆 盖负极活性物质的表面的技术(例如，参见日本未审查专利申请公 开第09-171813号)。此外，为改善循环特性，已经提出了通过液相 沉积法用金属氧化物覆盖负极活性物质的局部表面的技术(例如， 参见日本未审查专利申请公开第2007-141666号)。

发明内容

近年来，随着便携式电子设备中的高性能和多功能性的日益发 展，则其电能的消费也与日俱增。因此，存在一种趋势，即用于便 携式电子设备的二次电池的充电和放电被频繁重复，因而容易降低 该循环特性和安全性。因此，希望进一步改善二次电池的循环特性 和安全性。

鉴于前述内容，在本发明中，希望提供一种能够获得优异循环 特性和安全性的负极和电池。

根据本发明的实施方式，提供了一种负极，其在设置在负极集 电体上的负极活性物质层上具有被分割为多个部分的绝缘涂层。根 据本发明的实施方式，提供了一种电池，其包括正极、负极和电解 液，其中，负极在设置在负极集电体上的负极活性物质层上具有被 分割为多个部分的绝缘涂层。

根据本发明的实施方式的负极，该负极在负极活性物质层上具 有被分割为多个部分的绝缘涂层。因此，在将负极用于诸如电池的 电化学装置的情况下，涂层的绝缘性能避免了内部短路，并且涂层 的多个部分避免了负极活性物质层的脱落和电解液的分解。此外， 即使短路发生时，可通过涂层的热吸收性能而避免发热。从而，根 据包括本发明的负极的电池，可以得到优异的循环特性和安全性。