[发明专利]负极以及二次电池

说明书

相关申请的引用

本申请包含与2008年4月8日向日本专利局提交的日本优先 权专利申请JP 2008-100186中的披露内容相关的主题，将其全部内 容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种在负极集电体上具有负极活性物质层的负极 以及包括该负极的二次电池。

背景技术

近年来，已经广泛使用便携式电子装置，例如摄像机、移动电 话以及笔记本式个人计算机，并且强烈要求减少它们的尺寸和重量 以及实现它们的长寿命。因此，作为用于便携式电子装置的电源， 已经开发了一种电池，尤其是能够提供高能量密度的轻量化二次电 池。

特别地，利用锂的嵌入和脱嵌用于充电和放电反应的二次电池 (所谓的锂离子二次电池)是极其有前景的，因为与铅电池和镍镉 电池相比，这样的二次电池提供了更高的能量密度。

锂离子二次电池包括正极、负极以及电解液。负极在负极集电 体上具有负极活性物质层。负极活性物质层包含有助于充电和放电 反应的负极活性物质。根据需要负极活性物质层可以包含其他材料 如负极粘结剂。已知在负极活性物质层中存在不同尺寸(大小)的 细孔(空隙)，如在例如日本未审查专利申请公开号2005-293899 和2004-071305中所描述的。

作为负极活性物质，已经广泛使用碳材料。然而，近年来，随 着便携式电子装置的高性能和多功能被开发，要求电池容量的进一 步改善。因此，已经考虑使用硅等代替碳材料。由于硅的理论容量 (4199mAh/g)显著高于石墨的理论容量(372mAh/g)，因此期待 电池容量由此被大大地改善。

在使用硅粉末作为负极活性物质的情况下，使用涂覆法、烧结 法等作为形成负极活性物质层的方法，如在例如日本未审查专利申 请公开号11-339777和11-339778中所描述的。在涂覆法中，在制 备包含负极活性物质、负极粘结剂等的浆料以后，用该浆料涂布负 极集电体的表面，然后干燥所得物。在烧结法中，在用上述浆料涂 布负极集电体的表面并干燥所得物以后，提供热处理(烧成)。在 其中使用涂覆法或烧结法的情况下，根据需要在涂布浆料后进行压 制。

然而，在其中使用硅作为负极活性物质的情况下，在充电和放 电时负极活性物质层强烈地膨胀和收缩。因此，负极活性物质层可 能会从负极集电体上脱落。而且，在充电和放电中，邻近的负极活 性物质相互碰撞从而在负极活性物质层中产生应变(内部应力)。 因此，负极活性物质层的表观厚度会增加。从而，在获得高容量的 电池容量的同时，存在作为二次电池的重要特性的循环特性降低并 且其厚度非期望增加的可能性。

发明内容

近年来，便携式电子装置的高性能和多功能被日益开发，并且 电力消耗倾向于增加。因此，频繁重复二次电池的充电和放电，由 此循环特性易于被降低。因此，已期望二次电池的循环特性的进一 步改善。在这种情况下，为了正常装载二次电池并安全地使用便携 式电子装置，抑制与重复使用相关的二次电池的厚度增加也是重要 的。

考虑到上述，在本发明中，期望提供一种能够改善循环特性和 膨胀特性的负极和二次电池。

根据本发明的实施方式，提供了一种包括在负极集电体上具有 多个细孔的负极活性物质层的负极。该负极活性物质层包含负极活 性物质和负极粘结剂，并且通过水银渗透技术(mercury penetration technique)测量的进入多个细孔中的水银浸入量(mercury intrusion) 的变化率的分布在30nm～10000nm的孔径范围内显示出峰。

根据本发明的实施方式，提供了一种包括正极、负极以及电解 液的二次电池。该负极包括在负极集电体上具有多个细孔的负极活 性物质层。该负极活性物质层包含负极活性物质和负极粘结剂。通 过水银渗透技术测量的进入多个细孔中的水银浸入量的变化率的 分布在30nm～10000nm的孔径范围内显示出峰。