[发明专利]锂离子电池的负极材料、锂离子电池、锂离子电池的负极或负极材料的制造方法及制造装置

说明书

本发明的一锂离子电池的负极材料具有将晶体硅粉碎而成的硅微粒。本发明的另一锂离子电池的负极材料如下：利用X射线衍射可测得由晶体硅形成的多个硅微粒在2θ＝28.4°附近归属于Si(111)的衍射峰的强度，该强度大于其他衍射峰的强度。通过采用上述各种负极材料，能够得到一种锂离子电池，即使反复对其充放电，充放电容量也难以发生变化。

本申请是基于申请号为201480079578.9、申请日2014年6月11日、发明名称为“锂离子电池的负极材料、锂离子电池、锂离子电池的负极或负极材料的制造方法及制造装置”的中国发明专利申请的分案申请。该中国发明专利申请是国际申请号PCT/JP2014/065432的中国国家阶段申请。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的负极材料、锂离子电池、锂离子电池的负极或负极材料的制造方法及其制造装置。

背景技术

至今得到广泛应用的锂离子电池在其负极侧具有负电极，该负电极具有负极集流体和合剂层，该合剂层用粘结剂与负极活性物质(以下也称为“负极材料”)即石墨(天然石墨、人造石墨等)混合而成；该锂离子电池在其正极侧具有正电极，该正电极具有正极集流体和合剂层，该合剂层用粘结剂(PVdF等)与正极活性物质即锂(Li)的氧化物粉末(LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂等)和导电性石墨(主要为炭黑等)混合后涂布而成。在锂离子电池的电芯容器内装满电解液，并且在负极集流体和正极集流体之间设有隔膜(主要为聚烯烃系多孔膜或多孔聚丙烯膜等)。

上述隔膜能够让电解液穿过且使锂离子移动，以隔开电极的方式设置该隔膜，以防止电气短路。

锂离子通过电解液在负极集流体和正极集流体之间移动，由此进行锂离子电池的充放电。充电时，锂离子向负极侧移动；放电时，锂离子向正极侧移动。通过外接电源充电，通过外接电阻(负载)放电。

近年在锂离子电池领域，公开了如下技术：采用硅颗粒替代上述石墨，作为锂离子电池的负极活性物质的材料。例如，通过如下方法得到硅颗粒的一例：用研钵将单晶硅捣碎后，用滤网将其分级而形成直径在约38微米(μm)以下的粉末，将该粉末在氩气中以30℃/分的升温速度加热到150℃(达到温度)(参照专利文献1)而得到该硅颗粒。还可以通过以下方法得到硅颗粒的另一例：在高温高浓度的气态锌中加入液态四氯化硅，在1050℃以上的高温状态下使其反应，由此还原四氯化硅形成硅颗粒，在1000℃以下(尤其是500～800℃)的温度中，使该硅微粒晶体生长和聚集形成硅颗粒，调节该硅颗粒的粒度，并集中到氯化锌水溶液中而得到。在专利文献2中，公开了如下内容：通过以上作业，能够得到粒径在1～100μm左右的高纯度硅颗粒及对该硅颗粒的利用方法。

专利文献1：日本公开专利公报特开2005-032733号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2012-101998号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

然而，在现有技术中，将硅颗粒用作负极材料时，虽然能使充放电时的电容量增大，但另一方面，硅颗粒吸放锂会使硅颗粒遭到破坏。其结果是，无法维持锂离子电池的充放电循环特性。

就上述现有技术文献中公开的硅颗粒而言，因为需要进行高温合成和收集工序，所以要得到用作负极材料的硅颗粒，需要经过极其复杂的制造工序。其结果是，必然会导致生产率下降、制造成本升高。因此，至今公开的硅颗粒存在较大问题：不仅锂离子电池的负极特性较差，而且依然没有足够的工业实用性。也就是说，采用硅颗粒制造的锂离子电池还处于开发阶段。

－用以解决技术问题的技术方案－

由现有硅颗粒形成的负极集流体存在与充放电循环特性等相关的种种问题，本发明通过至少解决其中一部分问题，极其有助于提供高性能的锂离子电池的负极材料、锂离子电池、锂离子电池的负极或负极材料的制造方法及其制造装置。