[發明專利]非水電解質二次電池用負極及其制造方法、以及非水電解質二次電池

無效

• 申請號: 201180003679.4
• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN102484244A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 天明裕;永山雅敏
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/1393;H01M4/36;H01M4/485;H01M4/587;H01M4/62
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周欣;陳建全

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池用負極，特別涉及含有石墨作為負極活性物質的負極合劑層的改進。

背景技術

近年來，電子設備的輕便化及無繩化在急速發展，作為這樣的設備的驅動用電源，對小型且輕量的、具有高能量密度的二次電池的要求高漲。此外，不僅在小型民用用途，即使對于電力儲備裝置或電動汽車用途等的大型二次電池，也要求高輸出特性、長期的耐久性及安全性。

另一方面，非水電解質二次電池具備將含有負極活性物質的合劑層配置在負極集電體上的負極、將含有過渡金屬氧化物等正極活性物質的合劑層配置在正極集電體上的正極、介于負極和正極之間的隔膜、及非水電解質。作為隔膜，主要采用聚烯烴制的微多孔膜。此外，作為負極活性物質，采用石墨等各種碳材料。

一般，在非水電解質二次電池中，在采用石墨作為活性物質的情況下，為了提高能量密度，作為負極合劑層，通常在形成負極合劑的涂膜后，通過壓延涂膜來形成。

壓延的結果是，在負極合劑層中，具有鱗片狀等形狀的石墨粒子的(002)面或層面向與集電體的面平行的方向取向。另一方面，石墨形成有層結構，在充放電時鋰離子從各層的邊緣部嵌入層間或從層間脫嵌。在充電時，鋰離子從與集電體的面垂直的方向嵌入負極合劑層，因而如果石墨的層面向與集電體的面平行的方向取向，則不能高效率地從石墨的各層的邊緣部嵌入鋰離子。此外，在放電時，鋰離子也難順利地脫嵌。特別是，在以大電流進行充放電的情況下，負極合劑層中的鋰離子的擴散趕不上，因而放電容量下降。

在負極合劑層中，為了更順利地嵌入或脫嵌鋰離子，改善非水電解質二次電池的大電流的輸入輸出特性(大電流特性)，研究了通過對含有石墨的合劑層賦予磁場，使石墨的層面相對于集電體向垂直方向取向的方法(專利文獻1～3)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-197182號公報

專利文獻2：日本特開2003-197189號公報

專利文獻3：日本特開2004-220926號公報

發明內容

發明要解決的問題

在專利文獻1～3中，想利用磁場在負極合劑層中使石墨的層面相對于集電體向垂直方向取向。可是，在專利文獻1～3的負極合劑中，如果通過對壓延前的負極合劑的涂膜外加磁場使石墨取向，然后通過壓延等壓縮負極合劑層，則石墨的取向被散亂。另一方面，如果不壓縮負極合劑層，則不能提高電池容量。此外，合劑層的強度降低，負極活性物質從集電體脫落，或合劑層剝離，產生內部短路的可能性增高。也就是說，使石墨粒子的層面相對于集電體盡量向垂直方向取向和負極合劑層的高密度化是難以兼顧的。因此，維持大電流特性，而且提高電池容量或輸出也是困難的。

用于解決課題的手段

本發明的目的在于，提供一種能夠維持非水電解質二次電池的電池容量，同時能夠提高大電流特性的負極。

本發明的一方面涉及非水電解質二次電池用的負極，其含有片狀的負極集電體和配置在所述負極集電體的表面上的負極合劑層，所述負極合劑層含有石墨粒子、介于所述石墨粒子之間的陶瓷粒子。所述陶瓷粒子的平均粒徑小于所述石墨粒子的平均粒徑，在所述負極合劑層的X射線衍射圖形中，所述石墨粒子的歸屬于(110)面的峰的強度I₁₁₀和歸屬于(002)面的峰的強度I₀₀₂的比R：I₁₁₀/I₀₀₂為0.05以上，所述負極合劑層的密度為1.1～1.8g/cm³。

本發明的另一方面涉及非水電解質二次電池用負極的制造方法，其中，具有以下工序：使石墨粒子和具有比所述石墨粒子的平均粒徑小的平均粒徑的陶瓷粒子分散在液狀的介質中，調制負極料漿的工序；準備片狀的負極集電體的工序；通過將所述負極料漿涂布在所述負極集電體的表面上，形成負極合劑涂膜的工序；將所述涂膜導入規定的磁場，在所述磁場中，使所述涂膜含有的所述石墨粒子的(002)面的面方向朝所述負極集電體的法線方向取向的工序；在使所述石墨粒子的(002)面的面方向取向后，壓延所述涂膜，形成密度為1.1～1.8g/cm³的負極合劑層的工序。

本發明的又一方面涉及非水電解質二次電池，其含有正極、所述負極、介于所述正極和所述負極之間的隔膜、及非水電解質。

盡管在附加權利要求書中描述了本發明的新特征，但是從下面結合附圖的詳細描述，將更好地理解本發明的構成和內容，以及本發明的其它目的和特征。

發明效果