[發明專利]負極以及二次電池

有效

• 申請號: 200910133677.1
• 申請日: 2009-04-22
• 公開（公告）號: CN101567462A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 廣瀨貴一;川瀨賢一;高田智雄;野口和則;藤井敬之
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H01M10/00
• 分類號: H01M10/00;H01M10/36;H01M10/40;H01M4/02;H01M4/62;H01M4/36;H01M4/64
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余 剛;吳孟秋

相關申請的引用

本申請包含涉及在于2008年4月23日向日本專利局提交的日 本優先權專利申請JP?2008-112661中披露的主題，將其全部內容并 入本文作為參考。

技術領域

本發明涉及一種包含多個負極活性物質顆粒的負極以及包括 該負極的二次電池。

背景技術

近年來，已經廣泛使用便攜式電子裝置，例如攝像機、移動電 話以及筆記本式個人計算機，并且強烈要求減小它們的尺寸和重量 以及實現它們的長壽命。因此，作為用于便攜式電子裝置的電源， 已經開發了一種電池，尤其是能夠提供高能量密度的輕量化二次電 池。

特別地，利用鋰的嵌入和脫嵌用于充電和放電反應的二次電池 (所謂的鋰離子二次電池)是極其有前景的，因為與鉛電池和鎳鎘 電池相比，這樣的二次電池能夠提供更高的能量密度。鋰離子二次 電池包括正極、負極以及電解液。負極在負極集電體上具有負極活 性物質層。

作為包含在負極活性物質層中的負極活性物質，已經廣泛使用 諸如石墨的碳材料。然而，近年來，隨著便攜式電子裝置的高性能 和多功能被開發，要求電池容量的進一步改善。因此，已經考慮使 用硅代替碳材料。由于硅的理論容量(4199mAh/g)顯著高于石墨 的理論容量(372mAh/g)，因此期待電池容量由此被高度改善。在 這種情況下，不僅可以使用硅的單質，而且還可以使用硅的化合物、 合金等。

然而，在其中使用硅粉末作為負極活性物質的情況下，當重復 充電和放電時諸如SEI(固體電解質界面)膜的低導電性物質沉積 在硅顆粒的表面上。低導電性物質產生電阻，因此成為使硅顆粒的 活性喪失的因素。從而，很難獲得充足的循環特性。

因此，為了甚至在使用硅作為負極活性物質的情況下改善循環 特性，已經進行了各種創新。具體地，例如，已知在日本未審查專 利申請公開號08-273660中披露的在碳纖維上形成硅化合物的技 術、在日本未審查專利申請公開號2000-003730中披露的使用作為 導電劑的金屬纖維和硅化合物的技術、在日本未審查專利申請公開 號2003-168426中披露的使用碳材料覆蓋纖維狀硅的表面的技術、 在日本未審查專利申請公開號2007-128724中披露的在纖維狀導電 基材上提供包含硅的活性物質層的技術等。

此外，作為有關電極結構的技術，還已知在例如日本未審查專 利申請公開號57-174484、08-222226和08-225865中披露的使用多 孔樹脂來制造三維網絡電極(網狀電極，network?electrode)的方法。 在這種技術中，在于多孔樹脂的骨架表面上形成金屬膜等之后，通 過加熱來除去多孔樹脂以形成三維網絡結構。

發明內容

近年來，便攜式電子裝置的高性能和多功能被日益開發，并且 電力消耗傾向于增加。因此，頻繁重復二次電池的充電和放電，由 此循環特性易于被降低。在這樣的情況下，為了解決近來對二次電 池的充足的循環特性的需要，僅通過使用導電劑很難獲得充足的循 環特性。因此，已期望二次電池的循環特性的進一步改善。

考慮到上述，在本發明中，期望提供一種能夠改善循環特性的 負極和二次電池。

根據本發明的實施方式，提供了一種包含多個(多根)形成三 維網絡結構的金屬纖維和多個具有硅的負極活性物質顆粒的負極。

根據本發明的實施方式，提供了一種包括正極、負極以及電解 液的二次電池，其中負極包含形成三維網絡結構的多條金屬纖維和 具有硅的多個負極活性物質顆粒。

本發明實施方式的負極包含形成三維網絡結構的多條金屬纖 維和具有硅的多個負極活性物質顆粒。因此，由于多條金屬纖維， 在多個負極活性物質顆粒之間可以獲得足夠的導電路徑(conductive path)。因此，與其中活性物質層設置在由金屬箔等制成的集電體上 的一般負極相比，可以改善集電性。從而，根據包括本發明實施方 式的負極的二次電池，能夠改善循環特性。

通過以下描述，本發明的其他和進一步的目的、特征以及優點 將被更充分地呈現。

附圖說明

圖1是示出了根據本發明實施方式的負極的結構的剖視圖；

圖2是示意性地示出了圖1所示的負極的放大部分的剖視圖；

圖3A和圖3B是用于解釋圖2所示的金屬纖維的結構參數的 視圖；