[发明专利]二次电池用负极、使用二次电池用负极的非水电解质二次电池及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池用负极、使用二次电池用负极的非水电解质二次电池及它们的制造方法。

背景技术

从环境问题的观点出发，锂离子电池等二次电池作为电动汽车用及电力储存用电池一直被关注。期待在不久的将来比铅电池、镍镉电池更轻、具有高输出功率和高能量密度这样的特性。

但是，现有锂离子电池要求进一步提高电池特性。例如，作为电极材料的改良，提案有制造使用不同性质的两层以上的合剂层的二次电池用负极(专利文献1、2)。作为其它的现有技术，可举出专利文献3。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-064574号公报

专利文献2：日本特开2010-108971号公报

专利文献3：日本特开2004-179005号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1公开有使用多种负极活性物质，在靠近负极集电体侧形成第一负极层，在远离负极集电体侧形成高充电倍率特性的第二负极层的发明；专利文献2公开有在集电体上形成将碳粒子和粘合剂混合而成的导电性粘结剂层，并在该导电性粘结剂层上形成将电极活性物质、导电剂及粘合剂混合而成的电极组成物层的负极的发明，目的在于改善电池特性。

作为本发明对象的负极，可以通过如下方法进行制作：将可插入脱离锂离子的活性物质、导电剂、聚偏氟乙烯(PVDF；Poly(vinylidene fluoride))系或丁苯橡胶(SBR；Styrene Butadiene Rubber)等粘合剂、有机溶剂或水进行调制、混合、搅拌而得到的负极浆料，通过刮刀法等附着于铜等集电体片上后，进行加热使有机溶剂干燥，利用辊压进行加压成形。

但是，在活性物质和导电剂中，有时碳粒子的粒径、比表面积等物性各不相同，另外，因碳粒子表面有无被覆等，即使用相同原材料制造，有时也具有不同的性质。因此，涂布的合剂层不一定为均匀的形态。

当用扫描式电子显微镜(SEM；Scanning Electron Microscope)观察得到的负极的合剂层时，能够确认活性物质粒子、导电剂粒子和粘合剂的状态。在合剂层截面中，有在活性物质的多个粒子之间附着有导电剂的凝聚体的形态、在活性物质的多个粒子的间隙中主要局部存在有导电剂的凝聚体的形态等。另外，由于粘合剂通常为高电阻的材料，因此，在电池的集电体和活性物质粒子的界面存在大量的粘合剂时、在合剂层表面的活性物质的多个粒子上大量存在粘合剂时、或在活性物质的粒子彼此之间大量存在粘合剂时，会产生在活性物质之间引起电导阻碍、合剂层的内部电阻变高、倍率特性降低的问题。

这样，当产生导电剂的凝聚、粘合剂的不均等问题时，不仅充放电容量降低，而且容易形成来自集电体的活性物质、导电剂粒子的脱落、电流的不均一化等，会降低电池品质的可靠性。

在这种状况下，强烈要求进行了电池的高容量化、形成了健全且强有力的导电网络的负极。

本发明为了解决上述课题，提供提高了倍率特性，可抑制不可逆容量的增加的非水电解质二次电池。特别是以锂离子电池的高容量化为目的。

用于解决课题的手段

本发明要解决的课题通过下面所示的手段来解决。在此，所谓非水电解质二次电池，以由可插入脱离锂离子的正极、负极及分离它们的多孔质薄膜构成的非水电解质二次电池为代表例，也可适用于利用其它碱金属离子的二次电池。

(1)非水电解质二次电池用负极，其具有在集电体上形成的负极合剂层，负极合剂层由负极下层合剂层及负极上层合剂层构成，在集电体上形成有负极下层合剂层，在负极下层合剂层上形成负极上层合剂层，负极下层合剂层含有负极活性物质，负极上层合剂层含有导电剂及粘合剂，导电助剂及粘合剂偏在于负极上层合剂层的表面侧。

(2)在上述的非水电解质二次电池用负极中，负极上层合剂层含有负极活性物质，负极上层合剂层中的负极活性物质的含量比负极上层合剂层中的导电剂的含量多。

(3)在上述的非水电解质二次电池用负极中，负极合剂层中的导电剂的含量为1wt％以上6wt％以下。

(4)在上述的非水电解质二次电池用负极中，负极上层合剂层的膜厚比负极下层合剂层的膜厚大。

(5)在上述的非水电解质二次电池用负极中，负极合剂层中的粘合剂的含量为0.5wt％以上2.0wt％以下。

(6)在上述的非水电解质二次电池用负极中，负极下层合剂层的厚度为集电体的表面粗糙度的2倍以上。