[发明专利]锂离子电池用负极材料和其用途

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池用负极材料和其用途。更详细而言，本发明涉及能够得到充放电容量大、充放电循环特性优异的锂离子电池的负极材料、含有该负极材料的糊剂、涂布该糊剂而成的负极片和具有该负极片的锂离子电池。

背景技术

由于便携式电子设备的多功能化正在以超出电子部件的节能化的速度推进，因此便携式电子设备的功耗正在增加。因此，比迄今为止更加强烈地要求作为便携式电子设备的主电源的锂离子电池的高容量化和小型化。另外，电动汽车的需求增加，对其使用的锂离子电池也强烈要求高容量化。

现有的锂离子电池中主要使用石墨作为负极材料。石墨虽然显示优异的循环特性，但在化学计量学上只能够吸藏锂至LiC₆的比率，因此将石墨用于负极的锂离子电池的理论容量为372mAh/g。

为了谋求锂离子电池的高容量化，正在研究将理论容量大的包含Si、Sn等金属元素的颗粒用于负极材料。例如，将包含Si的颗粒用于负极材料时的锂离子电池的理论容量为4200mAh/g。将金属锂用于负极的锂电池的理论容量为3900mAh/g，因此若能够将Si等用于负极材料，则可以期待能够得到比锂电池小型且高容量的锂离子电池。然而，Si等负极材料伴随锂离子的嵌入/脱嵌(吸藏/释放)的膨胀率和收缩率大。因此，颗粒间产生间隙，不能得到所期待那样的容量。另外，由于反复进行较大的膨胀和收缩，颗粒破碎而微粉化，因此电接触被切断，内部电阻增加，因此得到的锂离子电池具有充放电循环寿命短的缺点。

于是，提出了各种将碳质材料和Si组合而成的复合电极材料的方案。作为例子，提出了以下方案等：在石墨颗粒的表面固定Si超微粒，混合石油中间相沥青之后，进行碳化来制备复合材料(专利文献1)；将Si粉末和天然石墨用行星式球磨机进行机械性粉碎，将Si埋设于石墨中之后，将碳纤维和煤焦油沥青溶解于THF中，然后进行碳化，从而制备复合材料(专利文献2)；将球状天然石墨、Si和作为空隙形成剂的PVA进行混合，将粘结剂沥青加热混合并进行碳化之后，进一步将粘结剂沥青和乙炔黑混合，然后进行碳化，从而制备复合材料(专利文献3)；将Si和粉末状沥青混合，进一步干式混合人造石墨之后，通过在600℃下进行脱焦油然后在900℃下进行碳化这样的2阶段焙烧来制备复合材料(专利文献4)；将使石墨分散于二甲苯而成的溶液、使石油沥青溶解于二甲苯而成的溶液和使沥青和Si分散于二甲苯而成的溶液混合之后，进行碳化来制备复合材料(专利文献5)；利用双轴混炼机将鳞片状天然石墨、Si、煤焦油沥青和焦油混合，在450℃下进行脱焦油后粉碎，接着，利用Mechano-Fusion(注册商标)系统施加压缩力和剪切力，然后在1000℃下进行碳化来制备复合材料(专利文献6)；等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-108774号公报(美国专利申请公开第2005/074672号说明书)

专利文献2：日本特开2000-272911号公报

专利文献3：日本特开2008-186732号公报

专利文献4：日本特开2004-213927号公报

专利文献5：美国专利第7785661号说明书

专利文献6：日本特开2005-243508号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的课题在于，提供作为锂离子电池用负极材料具有优异特性的材料。

用于解决问题的方案

本发明如以下所述。

[1]一种锂离子电池用负极材料，其包含具有含硅颗粒、人造石墨颗粒和碳覆盖层的复合材料，前述含硅颗粒为在颗粒表面具有SiOx层(0<x≤2)的硅颗粒，所述含硅颗粒的含氧率为1质量％以上且18质量％以下，以具有200nm以下的一次粒径的颗粒作为主要成分，前述人造石墨颗粒具有鳞片状的形状。

[2]根据前述1所述的锂离子电池用负极材料，其中，将人造石墨颗粒设为100质量份时，含硅颗粒的含量为5质量份以上且30质量份以下。