[发明专利]非水电解质二次电池用负极和非水电解质二次电池

说明书

非水电解质二次电池中，负极复合材料层具有自负极集电体侧起依次形成的第1层和第2层。第1层包含10％耐力为3MPa以下的第1碳系活性物质及含有Si的硅系活性物质。第2层包含10％耐力为5MPa以上的第2碳系活性物质，与第1层相比硅系活性物质的含有率(质量比)低。

技术领域

本公开涉及非水电解质二次电池用负极和非水电解质二次电池。

背景技术

以往已知SiO_x所示的硅的氧化物等含有Si的化合物与石墨等碳系活性物质相比每单位体积能够吸藏更多的锂离子。通过使用含有Si的硅系活性物质作为负极活性物质，从而能够实现电池的高能量密度化。另外，已知通过使用富含非晶质成分的较硬的石墨颗粒，从而使电池的输出特性提高。专利文献1中提出了一种非水电解质二次电池，其为了改善输出特性等电池性能而在负极复合材料层的集电体侧区域和表面侧区域使用颗粒形状不同的碳系活性物质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6211595号公报

发明内容

近些年，要求高能量密度且输出特性优异的非水电解质二次电池，但包括专利文献1的技术在内的现有技术尚存在很大改良的余地。例如，为了改善能量密度和输出特性，在简单地组合使用硅系活性物质和富含非晶质成分的较硬的石墨颗粒的情况下，该石墨颗粒无法追随硅系活性物质的体积变化，存在负极复合材料层内的导电路径被切断而电阻值大幅增加这样的问题。

作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池用负极的特征在于，其具备负极集电体和设置于前述负极集电体上的负极复合材料层，前述负极复合材料层具有自前述负极集电体侧起依次形成的第1层和第2层，前述第1层包含10％耐力为3MPa以下的第1碳系活性物质及含有Si的硅系活性物质，前述第2层包含10％耐力为5MPa以上的第2碳系活性物质，与前述第1层相比前述硅系活性物质的含有率(质量比)低。

作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池具备上述负极、正极、分隔件及非水电解质。

根据本公开的一个方式，可以提供高能量密度且输出特性优异的非水电解质二次电池。

附图说明

图1是作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池的截面图。

具体实施方式

如上所示，重要的课题在于：非水电解质二次电池中兼顾高的能量密度和优异的输出特性。本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：通过使用上述的包含第1层和第2层的负极复合材料层，从而成功地实现了高能量密度且输出特性优异的非水电解质二次电池。可认为：通过设置包含硅系活性物质和10％耐力小、柔软的碳系活性物质的第1层、及包含10％耐力大、较硬的碳系活性物质的第2层，从而可抑制起因于伴随充放电的硅系活性物质的较大的体积变化而可能发生的导电路径的切断，其结果，可长期维持良好的输出特性。

碳系活性物质的硬度取决于石墨化度、非晶质成分量和颗粒内部的孔隙量。通常，石墨化度越高，另外非晶质成分的比例越多，则碳系活性物质越硬且10％耐力越大。孔隙量越多对输出特性越有利，但例如为了提高石墨化度而提高活性物质的焙烧温度的情况下，孔隙会减少。详细情况进行后述，本发明人等通过使用小粒径的核石墨并对与沥青材料的混合方法、焙烧温度进行研究，从而成功地合成了具有硬度和高孔隙率的石墨。第2层使用该石墨是适宜的。以下边参照附图边对实施方式的一个例子进行详细说明。

以下，示例出将卷绕型的电极体14收纳于圆筒形的电池外壳中的圆筒形电池，但电极体不限定于卷绕型，还可以是夹着分隔件将多个正极和多个负极交替层叠而成的层叠型。另外，本公开的非水电解质二次电池可以是具备方形的金属制外壳的方形电池、具备硬币形的金属制外壳的硬币形电池等，还可以是具备由包含金属层和树脂层的层压片构成的外壳体的层压电池。