[發明專利]非水電解質二次電池及其用負極、負極材料、負極活性物質以及負極活性物質的制造方法

有效

• 申請號: 201110139273.0
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102263242A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 中西鐵雄
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H01M4/1395
• 分類號: H01M4/1395;H01M4/38;H01M4/134;H01M10/05
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 崔香丹;張永康

技術領域

本發明是涉及一種活性物質，其是用于鋰離子二次電池等的非水電解質二次電池用的負極材料，特別是涉及一種硅粒子及其制造方法，所述硅粒子非常有用于作為負極活性物質。?

此外，本發明是涉及一種使用此負極材料的非水電解質二次電池用負極及非水電解質二次電池。?

背景技術

近年來，隨著攜帶型的電子機器、通訊機器等顯著發展，從經濟性及機器的小型化、輕量化的觀點來看，強烈期望一種高能量密度的非水電解質二次電池。?

硅的理論容量為4200mAh/g，顯示出遠高于目前已實用化的碳材料的理論容量372mAh/g，因此在進行電池的小型化及高容量化方面是最受期待的材料。?

已知硅因其制法的不同而有結晶構造相異的各種形態。?

例如：專利文獻1中公開了一種鋰離子二次電池，其使用單晶硅作為負極活性物質的支撐體。?

此外，專利文獻2中公開了一種鋰離子二次電池，其使用單晶硅、多晶硅及非晶硅的Li_xSi(但是，x是0～5)的鋰合金，特別優選是使用非晶硅的Li_xSi，并且例示了經將單硅烷進行等離子分解而得的非晶硅所被覆的結晶性硅的粉碎物。?

然而，此時，如實施例所示，使用硅30份、作為導電劑的石墨55份，無法充分發揮硅的電池容量。?

此外，專利文獻3～5中公開了一種方法，其通過蒸鍍法來使非晶硅薄膜堆積在電極集電體，而作為負極利用。?

也公開了一種方法，其在直接使硅于此集電體進行氣相成長的方法中，?控制成長方向來抑制體積膨脹所造成的循環特性降低(參照專利文獻6)。根據此方法，可制造高容量且循環特性良好的負極，但是由于生產速度受限，故有成本高，且難以增加硅薄膜的厚度，并且負極集電體的銅會擴散至硅中的問題。?

因此，近年來公開了：一種方法，其一邊使用硅粒子，一邊限制硅的電池容量利用率來抑制體積膨脹(參照專利文獻7～9等)；或一種將添加有氧化鋁的硅融液急速冷卻，作為以多晶粒子的粒界作為體積變化的緩沖帶的方法(參照專利文獻10)；一種由α，β-FeSi₂的混相多晶體所構成的多晶粒子(參照專利文獻11)；一種單晶硅鑄錠的高溫塑性加工法(參照專利文獻12)。?

如以上所述，為了利用硅來作為活性物質，而提出了一種具有各種結晶構造的金屬硅和硅合金，但是其任一種均在成本面上不利，而尚未提出可便宜地大量合成的制造方法。?

專利文獻?

專利文獻1：日本專利第2964732號公報?

專利文獻2：日本專利第3079343號公報?

專利文獻3：日本專利第3702223號公報?

專利文獻4：日本專利第3702224號公報?

專利文獻5：日本專利第4183488號公報?

專利文獻6：日本特開2006-338996號公報?

專利文獻7：日本特開2000-173596號公報?

專利文獻8：日本專利第3291260號公報?

專利文獻9：日本特開2005-317309號公報?

專利文獻10：日本特開2003-109590號公報?

專利文獻11：日本特開2004-185991號公報?

專利文獻12：日本特開2004-303593號公報?

發明內容

發明所要解決的問題?

本發明是鑒于所述問題而研創出來，其目的在于提供一種負極活性物質的便宜的制造方法與負極活性物質、以及使用此負極活性物質的非水電解質?二次電池用負極材料和負極，并且其目的在于提供一種新穎的非水電解質二次電池，所述負極活性物質是由硅粒子所構成，所述硅粒子是有效作為非水電解質二次電池的負極用的活性物質，所述非水電解質二次電池是一邊維持硅的高初期效率及電池容量，一邊循環特性優良，且減少充放電時的體積變化。?

解決問題的技術手段?

為了解決所述問題，本發明提供一種非水電解質二次電池用負極活性物質的制造方法，是使用非水電解質的二次電池用的負極活性物質的制造方法，其特征在于：至少在減壓下將金屬硅作為原料并通過蒸鍍來使硅堆積在溫度控制于300～800℃的基板上，并且將該堆積的硅予以粉碎和分級。?