[发明专利]非水电解质二次电池用负极及非水电解质二次电池

说明书

本发明的目的在于提供一种负极电极及具有此负极电极的非水电解质二次电池，所述负极电极可以增加电池容量，提高循环特性及初始充放电特性。为了解决上述问题，本发明提供了一种非水电解质二次电池负极，其含有由二种以上的负极活性物质和粘合剂所组成的负极活性物质层，其特征在于，作为负极活性物质，含有硅系活性物质与碳系活性物质，所述硅系活性物质是由表层的至少一部分被碳酸锂覆盖的SiO_x(满足0.5≤X≤1.6)所组成；作为粘合剂，含有羧甲基纤维素或其金属盐、聚丙烯酸或其金属盐、及苯乙烯丁二烯橡胶或聚偏二氟乙烯。

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池用负极及非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，以移动终端等为代表的小型电子机器得到广泛普及，并且迫切需要进一步小型化、轻薄化及延长寿命化等。针对这样的市场要求，正在开发一种二次电池，尤其是小型、轻薄且可以获得高能密度的二次电池。

此二次电池不仅应用于小型电子机器，对于以汽车为代表的大型电子机器、以房屋为代表的电力储藏系统的应用也正在进行研究。

其中，锂离子二次电池由于小型且容易进行高容量化，另外，可以获得比铅电池、镍镉电池更高的能量密度，因此很受期待。

上述锂离子二次电池具备正极、负极、隔板及电解液，负极含有与充放电反应相关的负极活性物质。

作为此负极活性物质，广泛使用碳材料，另一方面因应最近的市场要求，电池容量需进一步提高。

为了提高电池容量，正在研究使用硅作为负极活性物质材料。其原因在于：由于硅的理论容量(4199mAh/g)比石墨的理论容量(372mAh/g)大10倍以上，因此可以期待大幅提高电池容量。

作为负极活性物质材料的硅材料的开发并非仅限于硅单体，还对以合金、氧化物为代表的化合物等进行研究。

另外，对活性物质的形状进行研究，对从碳材料上的标准的涂布型到直接堆积至集电体的一体型进行了研究。

然而，如果以硅为主原料来作为负极活性物质使用，由于负极活性物质会在充放电时膨胀收缩，因此，主要是在负极活性物质表层附近易破裂。并且，在活性物质内部生成离子性物质，负极活性物质成为易破裂物质。

如果负极活性物质表层破裂，由此将会生成新表面，活性物质的反应面积增加。此时，在新表面上发生电解液的分解反应，同时由于在新表面上形成电解液的分解物即被膜，因而消耗电解液。因此，循环特性易降低。

至此，为了提高电池初始效率和循环特性等，针对以硅为主材料的锂离子二次电池用负极材料、电极构造，进行各种各样的研究。

具体来说，为了获得良好的循环特性和高安全性等，使用气相法使硅和非晶态二氧化硅同时堆积(参照例如专利文献1)。

另外，为了获得高电池容量和安全性等，在硅氧化物粒子的表层设置碳材料(电子传导材料)(参照例如专利文献2)。

进一步，为了改善循环特性并且获得高输入输出特性，制作含有硅和氧的活性物质，且形成在集电体附近的氧比率较高的活性物质层(参照例如专利文献3)。

另外，为了提高循环特性，形成一种硅活性物质，其含有氧，平均氧含量在40at％(原子百分比)以下，且在集电体附近区域的氧含量增多(参照例如专利文献4)。

另外，为了改善初始充放电效率，使用含有Si相、SiO₂及M_yO金属氧化物的纳米复合物(参照例如专利文献5)。

另外，为了改善循环特性，将SiO_x(0.8≤x≤1.5，粒径范围＝1μm～50μm)与碳材料混合并进行高温焙烧(参照例如专利文献6)。