[发明专利]非水二次电池用负极材料、非水二次电池用负极及非水二次电池

说明书

本发明的目的在于提供一种高容量、且低温时的输入输出特性、充放电速率特性、循环特性等优异的非水二次电池用负极材料、以及使用了该负极材料的非水二次电池用负极及非水二次电池。本发明的非水二次电池用负极材料包含氧化硅粒子(A)和碳材料(B)，氧化硅粒子(A)包含零价的硅原子，碳材料(B)在粉体密度1.1g/cm³时的体积电阻率低于0.14Ω·cm。

技术领域

本发明涉及非水二次电池用负极材料、使用了该负极材料的非水二次电池用负极及具备该负极的非水二次电池。

背景技术

近年来，伴随着电子设备的小型化，对高容量二次电池的需求不断提高。特别是，与镍镉电池及镍氢电池相比能量密度更高、快速充放电特性更优异的非水二次电池、尤其是锂离子二次电池备受关注。特别是，已开发了包含能够吸留和放出锂离子的正极及负极、以及溶解有LiPF₆、LiBF₄等锂盐的非水电解液的非水锂二次电池，并已付诸实用。

作为该非水锂二次电池的负极材料，已提出了各种方案，但目前已被广泛使用的是使用了碳材料的负极材料。另一方面，从高容量化的观点出发，为了飞跃性地提高性能，碳材料以外的开发也得到了进展，作为其代表性的材料之一，包括硅及无定形的硅氧化物(SiOx)。

作为锂离子二次电池用负极活性物质，硅及无定形的氧化硅(无定形状态的氧化硅)在其容量大的方面具有优点，但从进行重复充放电时的劣化显著、即循环特性不良，以及特别是初期效率低的方面来看，除一部分之外还未能实现实用化，这是目前的现状。作为解决这样的问题的方案，专利文献1、2中公开了使用具有硅的微晶分散于硅类化合物(特别是硅氧化物)中的域结构的硅类化合物作为负极材料的技术。

另一方面，作为锂离子二次电池用负极活性物质，从高容量及放电电位的平坦性优异等方面出发，已被使用的有天然石墨、焦炭等经石墨化而得到的人造石墨、石墨化中间相沥青、石墨化碳纤维等石墨质的碳质粒子，而从使其达到更高容量化的观点出发，还尝试了将碳质粒子与氧化硅粒子加以组合。例如，专利文献3中记载了将作为碳质粒子而使用的在石墨粒子表面的至少一部分具备碳层的碳质粒子与氧化硅粒子组合使用的技术。另外，专利文献4中记载了将作为碳质粒子而使用的球形化石墨与鳞片状石墨的混合物与氧化硅粒子组合使用的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-047404号公报

专利文献2：日本特开2004-323284号公报

专利文献3：日本特开2013-200983号公报

专利文献4：日本特开2013-200984号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述专利文献1、2中还记载了下述内容：具有硅的微晶分散于硅类化合物(特别是硅氧化物)中的域结构的硅类化合物，相对于硅及无定形的氧化硅(无定形状态的氧化硅)而言，进行重复充放电时的循环特性、初期效率更优异；另外，作为负极材料，组合使用了碳材料作为导电材料。然而，本发明人等经研究发现了下述问题：在使用上述专利文献1、2的负极材料而得到的锂离子二次电池中，放电容量和初期效率的平衡不充分，并且过放电特性不充分。

另一方面，上述专利文献3表明，可平衡良好地改善充电容量、放电容量及速率特性。另外，上述专利文献4表明，可平衡良好地改善容量保持率、充放电效率及速率特性。然而，本发明人等经研究发现，在使用上述专利文献3、4的负极材料而得到的锂离子二次电池中，初期效率不充分。

即，本发明的课题在于提供能够得到高容量且初期效率优异的非水二次电池的非水二次电池用负极材料、以及使用了该负极材料的非水二次电池用负极及非水二次电池。