[發明專利]非水電解液二次電池用負極材料及非水電解液二次電池

有效

• 申請號: 201210357167.4
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN103022440A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 谷口一行;中西鐵雄
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;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

本發明涉及一種非水電解液二次電池用負極材料、及使用此非水電解液二次電池用負極材料的非水電解液二次電池。

背景技術

近年來，伴隨著便攜式電子設備、通信設備及電動汽車的顯著發展，從經濟性、延長機器壽命及小型輕量化的觀點來看，亟需一種高容量、高能量密度的非水電解液二次電池(充電電池)。

因此，理論容量較高的硅系活性物質作為負極材料，開始受到關注，例如，在專利文獻1中，通過使用氧化硅作為非水電解液二次電池，例如，鋰離子二次電池用負極材料，來獲得高容量的電極。但它的初次充放電時的不可逆容量較大，且循環性未達到實用標準，仍存在改良的余地。

并且，發現在將硅系活性物質用作負極材料的非水電解液二次電池中，電池內部有氣體產生，由于此事項涉及到電池的安全性、可靠性，因而不斷尋求應付的方法。

作為造成電池內部產生氣體的理由，推斷為以下原理。

已知在普通的鋰離子二次電池中，作為電解質使用的LiPF₆與水發生由下述化學反應式(a)所表示的反應。

LiPF₆+H₂O→LiF+2HF+POF₃????…(a)

并且，已知SiO₂與HF發生由下述化學反應式(b)所表示的反應。

SiO₂+4HF→SiF₄+2H₂O????…(b)

即，本發明人認為，在將硅系活性物質用作負極的電池中，通過微量存在于電池內部的水與電解質LiPF₆發生由化學反應式(a)所表示的反應，而生成HF氣體，并且，通過此HF氣體與硅活性物質中所包含的SiO₂發生由化學反應式(b)所表示的反應，從而產生氣體。進一步推斷，由于在由化學反應式(b)所表示的反應中生成水，因此所述兩個反應在電池內部反復進行，從而產生大量的氣體。因此，本發明人認為，為了抑制電池內部的氣體產生，修飾粒子表面，從而抑制化學反應式(b)的反應，是較為有效的。

先前，作為修飾粒子表面的硅系活性物質，公開有專利文獻2、專利文獻3及專利文獻4等，并且，作為在負極活性物質層上形成有氟樹脂被膜的負極，公開有專利文獻5、專利文獻6及專利文獻7等。但是，根據本發明人的研究討論，在利用相同方法制作的負極材料及負極的氣體產生試驗中，發現電池內部有氣體產生，從電池的安全性、可靠性的方面來看，需要進一步改善。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許2997741號公報

專利文獻2：日本特開2006-269417號公報

專利文獻3：日本特開2011-11928號公報

專利文獻4：日本特開2011-14298號公報

專利文獻5：日本特開2008-293872號公報

專利文獻6：日本特開2009-110845號公報

專利文獻7：日本特開2010-44958號公報

發明內容

發明要解決的課題

本發明是鑒于所述情況而完成，目的在于提供一種非水電解液二次電池用負極材料以及使用此非水電解液二次電池用負極材料的非水電解液二次電池，所述非水電解液二次電池用負極材料容量高，且初次充放電效率及循環特性優異，并且安全性、可靠性較高。

解決課題的方法

為了解決所述課題，本發明提供一種非水電解液二次電池用負極材料，其包含硅系活性物質的粒子，所述非水電解液二次電池用負極材料的特征在于：上述硅系活性物質的粒子，由含有全氟聚醚基的有機硅化合物的被膜所包覆。

若是此種非水電解液二次電池用負極材料，其容量高，且初次充放電效率較高，電池內部的氣體產生相較于先前的非水電解液二次電池也得以被抑制，并且安全性、可靠性較高。

此時，較優選為，上述含有全氟聚醚基的有機硅化合物被膜，是上述硅系活性物質的粒子的0.1質量%以上且5質量%以下。

通過如此設定含有全氟聚醚基的有機硅化合物被膜的質量比，可以更有效地使非水電解液二次電池用負極材料容量高，且可以提高初次充放電效率，并且電池內部的氣體產生得以被抑制。

并且，較優選為，上述含有全氟聚醚基的有機硅化合物，是具有由下述通式(1)

（式中，R是有機基，m是1以上的整數，x及y分別是1～4的整數）所表示的結構的化合物。