[發明專利]非水電解質二次電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201280031444.0
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN103620836A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 山見慎一;戶出晉吾;藤原豐樹;能間俊之
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;H01M4/1393;H01M4/36
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池，詳細而言涉及非水電解質二次電池的負極的改良。

背景技術

近年來，手機或筆記本電腦等移動信息終端的小型·輕量化急速發展，作為其驅動電源，廣泛地使用具有高的能量密度且高容量的鋰離子二次電池等的非水電解質二次電池。而且，非水電解質二次電池正逐漸作為電動機動車(EV)、混合動力電動機動車(HEV)等的需要大電流的設備的驅動電源使用。

作為非水電解質二次電池的負極材料，使用碳材料，天然石墨或人造石墨等石墨質的碳材料由于比非晶質的碳材料的放電容量大，因此被廣泛地使用在上述用途中。

然而，作為EV或HEV的驅動電源的電池不僅需要進行急速充電或高負載放電，而且強烈地要求高效率充放電特性的提高。然而，當以高效率對使用了石墨負極的電池進行充放電時，存在石墨負極表面容易析出鋰這樣的問題。該析出的鋰對以后的充放電不起作用，因此循環后的放電容量(殘存容量)下降。

其中，專利文獻1～6提出了一種使用將多個種類的碳材料混合而成的負極活性物質的技術。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第3152226號

專利文獻2：日本特開2005-44775號公報

專利文獻3：日本特開2003-242977號公報

專利文獻4：日本特開2005-294011號公報

專利文獻5：日本特開平11-111270號公報

專利文獻6：日本特開2002-175810號公報

專利文獻1公開了一種如下的技術：負極活性物質由表面被鱗片狀的石墨粒子及非晶質碳被覆且至少包含兩種不是鱗片狀的石墨材料的碳材料構成，負極填充密度處于1.3～1.8g/cc的范圍，負極比表面積處于2.1～4.1m²/g的范圍。根據該技術，能夠實現具有高容量且充放電效率優異的非水電解液二次電池。

專利文獻2公開了一種如下的技術：使用由石墨A和石墨B構成的負極活性物質，該石墨A是球狀或橢圓狀，一次粒子的平均粒徑為10μm以上且30μm以下，c軸方向的微晶的尺寸小于100nm，且振實密度為1.0g/cm³以上，該石墨B是扁平狀，一次粒子的平均粒徑為1μm以上且10μm以下，c軸方向的微晶的尺寸為100nm以上。根據該技術，能夠實現高容量且循環特性優異的鋰二次電池。

專利文獻3公開了一種負極活性物質包含塊狀碳材料、纖維狀碳材料、鱗片狀碳材料的技術。根據該技術，能夠實現在大電流充放電中使用的、高溫下的循環壽命性能良好的非水電解質電池。

專利文獻4公開了一種使用由非晶質碳被覆的被覆石墨粒子與表面未由非晶質碳被覆的非被覆石墨粒子混合而成的石墨粒子作為負極活性物質的技術。根據該技術，能夠實現一種即使進行高效率充電，在負極也不會析出鋰且不會發生循環劣化的非水電解質二次電池。

專利文獻5公開了一種使用包含以粉體狀進行了石墨化的人造石墨粉末和鱗片狀石墨粉末的負極的技術。根據該技術，能夠提高鋰二次電池的放電容量及循環容量保持率這雙方。

專利文獻6公開了一種使用含有縱橫尺寸比為1.1～2.9的鱗片狀碳性物質和球狀物質的負極的技術。根據該技術，能夠改善負極活性物質層的涂膜強度及與集電體的粘結性，而且能夠防止伴隨著集電體與活性物質的剝離的循環特性的惡化。

然而，根據專利文獻1～6的技術，高效率充放電循環特性還不充分。

發明內容

發明要解決的課題

本發明者們對于使用了石墨負極的非水電解質二次電池的循環特性下降的原因進行了仔細研究，得到了如下的見解。由于與充放電相伴的鋰離子的吸留·脫離而負極的體積發生變動，由此在負極產生褶皺。在產生了褶皺的負極中，負極內部的導電性變得不均勻，由此，負極內的充放電反應變得不均勻。由于負極內的充放電反應的不均勻而循環特性下降。該充放電反應的不均勻在進行高效率充放電時或以高溫條件進行充放電時容易產生，因此特別是高效率充放電循環特性或高溫循環特性會下降。

本發明基于此見解，進一步加以研究而完成，目的在于提供一種高效率充放電循環特性優異的非水電解質二次電池。

用于解決課題的手段

用于解決上述課題的非水電解質二次電池的本發明如下構成。