[发明专利]非水电解质二次电池用负极以及非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池用负极以及非水电解质二次电池。更详细地说，本发明主要涉及含有合金系活性物质的非水电解质二次电池用负极的改良。

背景技术

非水电解质二次电池由于容量及能量密度高、容易进行小型化及轻量化，因此被广泛用作电子设备、电力设备、输送设备、工作设备、电力储存设备等的电源。作为代表性的非水电解质二次电池，可以列举出具备含有锂钴复合氧化物的正极、含有石墨的负极以及隔膜的锂离子二次电池。

另外，作为石墨以外的负极活性物质，已知有包含硅、锡、它们的氧化物或合金等的合金系活性物质。合金系活性物质通过与锂的合金化而嵌入锂、并可逆地嵌入和脱嵌锂。合金系活性物质具有高的放电容量。例如，硅的理论放电容量是石墨的理论放电容量的大约11倍。因此，使用合金系活性物质作为负极活性物质的非水电解质二次电池是高容量的。

使用合金系活性物质作为负极活性物质的非水电解质二次电池(以下有时称为“合金系二次电池”)在使用初期发挥高性能。但是，伴随着充放电次数的增加，电极发生劣化或电池发生变形等，由此产生了电池性能经时下降的问题。为了解决这样的问题，提出有下述方法。

在专利文献1中，公开了在含有锂合金粒子的负极活性物质层的表面设置由高分子支撑体与交联性单体形成的高分子膜层的非水电解质二次电池用负极。

在专利文献2中，公开了在被集电体表面支撑的含有硅或锡的负极活性物质粒子的表面与电解质接触的区域上形成有由选自硅、锗和锡的金属的氧化物形成的氧化物膜的非水电解质二次电池用负极。

专利文献1：日本特开2005-197258号公报

专利文献2：日本特开2008-004534号公报

发明内容

本发明的目的是提供一种含有合金系活性物质的非水电解质二次电池用负极、以及具备所述非水电解质二次电池用负极的寿命特性优异的非水电解质二次电池。

本发明的非水电解质二次电池用负极的特征在于，具备负极集电体和支撑于所述负极集电体表面上且包含嵌入和脱嵌锂离子的合金系活性物质的负极活性物质层，进而在负极活性物质层的表面具备含有具有锂离子传导性的树脂成分和非水电解质用添加剂的树脂层。

另外，本发明的非水电解质二次电池的特征在于，具备嵌入和脱嵌锂离子的正极、嵌入和脱嵌锂离子的负极、以介于正极与负极之间的方式配置的锂离子透过性绝缘层、和锂离子传导性非水电解质，且使用上述负极作为负极。

根据本发明，可以得到具备含有合金系活性物质的负极、且寿命特性优良的非水电解质二次电池。

尽管在后附的权利要求书中描述了本发明的新特征，但是通过下面结合附图的详细说明，将更好地理解本发明的构成及内容、以及本发明的其它目的和特征。

附图说明

图1是示意地表示本发明的第1实施方式的非水电解质二次电池的结构的纵向截面图。

图2是示意地表示与图1所示的不同方式的负极集电体的结构的俯视图。

图3是示意地表示与图1所示的不同方式的非水电解质二次电池用负极的结构的纵向截面图。

图4是示意地表示图3所示的非水电解质二次电池用负极中所含的柱状体的结构的纵向截面图。

图5是示意地表示本发明的第2实施方式的非水电解质二次电池中具备的非水电解质二次电池用负极的结构的纵向截面图。

图6是示意地表示本发明的第3实施方式的非水电解质二次电池中具备的非水电解质二次电池用负极的结构的纵向截面图。

图7是示意地表示电子束式真空蒸镀装置的结构的侧视图。

图8是示意地表示与图7所示的不同方式的电子束式真空蒸镀装置的结构的侧视图。

具体实施方式

本发明者们对于在合金系二次电池中电池性能经时下降的原因进行了研究。结果得到以下发现。

合金系活性物质伴随着锂的嵌入及脱嵌而发生膨胀及收缩，产生比较大的应力。因此，如果充放电次数增加，则在包含合金系活性物质的负极活性物质层的表面及其内部产生裂纹。在产生裂纹时，出现本来不与非水电解质直接接触的面(以下称为“新生面”)。

然后，在新生面与非水电解质接触时，在新生面中产生伴随着气体发生的副反应而生成副产物和气体。该副产物使电极劣化。此外，产生的气体使电池膨胀。此外，非水电解质通过新生面的副反应而被消耗，所以电池内的非水电解质的量不足，其结果是，循环特性下降。

基于上述认识，想到了在支撑于集电体表面上的含有合金系活性物质的负极活性物质层的表面上形成了含有具有锂离子传导性的树脂成分和添加到非水电解质中的添加剂的树脂层(以下简称为“树脂层”)的负极。