[發(fā)明專利]非水電解質(zhì)二次電池用負(fù)極及其制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180003254.3
• 申請(qǐng)日: 2011-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN102473915A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高橋慶一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M4/587
• 分類號(hào): H01M4/587;H01M4/133;H01M4/1393;H01M4/36;H01M10/0587
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 陳建全

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含芯材和在芯材上附著的負(fù)極合劑層的非水電解質(zhì)二次電池用負(fù)極，詳細(xì)而言，涉及包含碳材料的負(fù)極的改良。

背景技術(shù)

近年來，非水電解質(zhì)二次電池作為具有高工作電壓以及高能量密度的二次電池，廣泛普及用作以手機(jī)、筆記本型個(gè)人電腦、錄像機(jī)等便攜電子設(shè)備的驅(qū)動(dòng)用電源。非水電解質(zhì)二次電池具備正極、負(fù)極以及非水電解質(zhì)。

非水電解質(zhì)二次電池的負(fù)極通常使用能夠嵌入以及脫嵌鋰離子的碳材料。其中，石墨材料能夠?qū)崿F(xiàn)平的放電電位和高容量密度，因此被廣泛使用(專利文獻(xiàn)1、2)。具體而言，提出了由廣角X射線衍射法得到的歸屬于(101)面的峰的強(qiáng)度I(101)與歸屬于(100)面的峰的強(qiáng)度I(100)之比：I(101)/I(100)滿足0.7≤I(101)/I(100)≤2.2的材料。該峰值之比成為石墨化度的指標(biāo)。特別是推薦I(101)/I(100)比為0.8以上或1.0以上的碳材料(專利文獻(xiàn)3)。

為了電池的高輸入輸出化，減小電池的內(nèi)部電阻很重要。于是，從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)于電極結(jié)構(gòu)、電池構(gòu)成部件、電極活性物質(zhì)、電解質(zhì)等進(jìn)行了各種研究。例如，通過電極的集電結(jié)構(gòu)的改良、由電極的薄型長(zhǎng)條化引起的電極反應(yīng)面積的增加、使電池構(gòu)成部件為電阻小的材料等，能夠降低電池的內(nèi)部電阻。

另外，對(duì)于實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境下的電池的高輸入輸出化來說，活性物質(zhì)的選定以及改性是有效的。其中，負(fù)極所采用的碳材料的充電接受性(充電接受能力)對(duì)電池的輸入輸出特性產(chǎn)生較大的影響。即，使用容易嵌入以及脫嵌鋰離子的碳材料對(duì)電池的高輸入輸出化是有效的。

因此，對(duì)包含難石墨化性碳材料等低結(jié)晶性的碳材料的負(fù)極進(jìn)行了研究(專利文獻(xiàn)4)。難石墨化性碳材料的取向性低，嵌入以及脫嵌鋰離子的位點(diǎn)是無規(guī)地設(shè)置的。因此，充電接受性高，對(duì)輸入輸出特性的提高有利。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2000-260479號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2000-260480號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平6-275321號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2000-200624號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)課題

如上所述的以往的包含碳材料的非水電解質(zhì)二次電池在長(zhǎng)期反復(fù)充放電的情況下容易產(chǎn)生以下缺點(diǎn)。

如專利文獻(xiàn)1～3所述的石墨材料具有層狀結(jié)構(gòu)，能夠得到高容量密度。但是，如果在充電時(shí)在石墨的層間嵌入鋰離子，則層面間隔擴(kuò)張。因此，石墨材料膨脹。與這樣的膨脹相伴隨的應(yīng)變通過反復(fù)充放電而逐漸增大。由此，石墨材料的充電接受性緩慢降低，循環(huán)壽命降低。

專利文獻(xiàn)4的難石墨化性碳材料的充放電反應(yīng)的機(jī)制與石墨材料不同，充電時(shí)鋰離子幾乎不會(huì)嵌入層間。鋰離子的大半部分嵌入碳材料的空隙，因此可以認(rèn)為，與如上所述的石墨材料相比，由與充放電相伴隨的膨脹以及收縮引起的應(yīng)變減少。但是，在粉碎難石墨化性碳材料的情況下，需要強(qiáng)的應(yīng)力，因此在激烈的條件下進(jìn)行粉碎。由此，粉碎后的難石墨化性碳材料的表面變得平滑。因此，負(fù)極進(jìn)行膨脹收縮時(shí)的粒子間的摩擦阻力變小，容易引起負(fù)極、進(jìn)而電池自身的膨脹。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種非水電解質(zhì)二次電池用負(fù)極，其包含芯材和在芯材上附著的負(fù)極合劑層，負(fù)極合劑層包含碳材料粒子，碳材料粒子的破壞強(qiáng)度為100MPa以上，碳材料粒子的表面粗糙度Ra為0.2～0.8μm，負(fù)極合劑層的充填密度為1.4～1.6g/cm³，在通過廣角X射線衍射法測(cè)定的負(fù)極合劑層的衍射圖像中，歸屬于(101)面的峰的強(qiáng)度I(101)與歸屬于(100)面的峰的強(qiáng)度I(100)之比滿足1.0＜I(101)/I(100)＜3.0，歸屬于(110)面的峰的強(qiáng)度I(110)與歸屬于(004)面的峰的強(qiáng)度I(004)之比滿足0.25≤I(110)/I(004)≤0.45。