[發明專利]非水電解質二次電池

無效

• 申請號: 201110304000.7
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102447129A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 高橋康文;藤本正久
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M4/42
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及改良了負極中使用的負極活性物質的非水電解質二次電池。

背景技術

近年來，作為便攜電子設備的電源等，利用使鋰離子在正極和負極之間移動從而進行充放電的非水電解質二次電池。

此外，最近，手機、筆記本電腦、PDA等可移動設備的小型化、輕量化正在顯著發展，另外，伴隨著多功能化，消耗電力也在增加，對于作為它們的電源使用的非水電解質二次電池，高容量、高能量密度的要求也在提高。

在上述非水電解質二次電池中，作為正極中的正極活性物質，已知有鈷酸鋰LiCoO₂、尖晶石型錳酸鋰LiMn₂O₄、鈷·鎳·錳的鋰復合氧化物、鋁·鎳·錳的鋰復合氧化物、鋁·鎳·鈷的鋰復合氧化物等。此外，作為負極中的負極活性物質，已知有金屬鋰、石墨等炭、非專利文獻1中公開的硅、錫等與鋰合金化的材料等。

在負極活性物質使用金屬鋰的情況下，其難以處理，并且由于充放電而產生由針狀的金屬鋰形成的枝晶，從而與正極之間發生內部短路等，在電池的壽命、安全性等方面存在問題。

此外，在負極活性物質使用炭材料的情況下，不會產生枝晶。特別是使用炭材料中的石墨的情況下，化學耐久性、結構穩定性優異，每單位質量的容量高，鋰的吸藏·放出反應的可逆性也高。進而具有工作電位低且平坦性也優異的優點，經常利用于可移動設備用的電源等中。

但是，在石墨的情況下，層間化合物的LiC₆的理論容量為372mAh/g，存在無法充分應對上述那樣的高容量、高能量密度的要求的問題。

此外，為了使用石墨獲得高容量、高能量密度的非水電解質二次電池，將使用了初級顆粒形狀為鱗片狀的石墨的負極合劑強力壓縮而粘接到集電體，以提高負極合劑的填充密度，提高非水電解質二次電池的體積比容量。

但是，在這樣將使用了石墨的負極合劑壓縮而提高其填充密度的情況下，初級顆粒形狀為鱗片狀的石墨在壓縮時過度取向，負極合劑中的離子擴散速度降低，從而存在放電容量減少，或者放電時的工作電位上升、能量密度降低等問題。

此外，近年來，作為高容量密度、高能量密度的負極活性物質材料，提出了Si、Sn或含有它們的合金。這些材料顯示較高的單位質量比容量，為Si時高達4198mAh/g，為Sn時高達993mAh/g。另一方面存在如下問題：放電時的工作電位比石墨負極高，充放電時出現體積膨脹收縮，其結果是循環特性容易降低。

作為與鋰形成合金的元素，已知有錫、硅、鎂、鋁、鈣、鋅、鎘和銀等。

專利文獻1中公開了使用含有炭質物、石墨質物和平均粒徑為10nm以上且200nm以下的由選自Ag、Zn、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb中的金屬元素形成的納米金屬微粒的負極材料。

該專利文獻1中公開了以下內容：通過一開始就使用平均粒徑非常小的納米金屬微粒，從而抑制顆粒伴隨充放電產生的膨脹收縮導致的微粉化的影響，提高循環特性。

但是，上述那樣的平均粒徑非常小的納米金屬微粒難以制造，并且在由Si等放電時的工作電位與石墨不同的金屬元素形成的納米金屬微顆粒的情況下，存在無法進行適當的充放電的問題。此外，即使是微粒也無法抑制進一步的微粉化，存在電極膨脹、集電性降低、循環特性下降之類的問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-213927號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Journal?of?Electrochemical?Society?150(2003)A679

發明內容

發明要解決的問題

本發明的目的在于提供一種高容量及高能量密度、且充放電循環特性優異的非水電解質二次電池。

用于解決問題的方案

本發明的特征在于，所述非水電解質二次電池具備含有正極活性物質的正極、含有負極活性物質的負極和非水電解質，作為負極活性物質，使用MZn_x(M：在電化學上不與鋰形成合金的至少1種金屬)所示的含鋅合金與炭材料的混合物。

根據本發明，能夠制成高容量及高能量密度、且充放電循環特性優異的非水電解質二次電池。