[發明專利]負極材料、負極活性物質、負極以及堿金屬離子電池

有效

• 申請號: 201310356203.X
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN103682346A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 小野幸治;竹內健;渡邊毅
• 申請（專利權）人: 住友電木株式會社
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M4/133;H01M10/05
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 金世煜;苗堃

技術領域

本發明涉及負極材料、負極活性物質、負極以及堿金屬離子電池。

背景技術

作為堿金屬離子電池用的負極材料，通常使用石墨質材料。但是，石墨質材料因鋰等堿金屬離子的摻雜、脫摻雜而導致微晶的層間發生伸縮，所以容易在微晶中產生形變。因此，認為石墨質材料容易發生由反復充放電導致的晶體結構的破壞，將石墨質材料用于負極材料的堿金屬離子電池的充放電循環特性差。

專利文獻1（日本特開平8-115723號公報）中記載了一種二次電池電極用碳質材料，其特征在于，利用X射線衍射法求得的（002）面的平均層面間隔為0.365nm以上，以氦氣作為置換介質而測定的密度（ρ_H）與以丁醇作為置換介質而測定的密度（ρ_B）之比（ρ_H/ρ_B）為1.15以上。

一般認為這樣的碳質材料，由于微晶的層間比石墨質材料大，與石墨質材料相比不易發生由反復充放電導致的晶體結構的破壞，所以充放電循環特性優異（參照專利文獻1、2）。

專利文獻

專利文獻1：日本特開平8-115723號公報

專利文獻2：國際公開第2007/040007號小冊子

發明內容

然而，如專利文獻1中記載的微晶的層間比石墨質材料大的碳質材料，與石墨質材料相比容易在大氣中劣化、保存特性差。因此，認為需要從制造后立即在非活性氣體氣氛等中保存，與石墨質材料相比難以操作。

通常，d₀₀₂比石墨質材料大的負極材料由于與石墨質材料相比微細的細孔發達，所以水分容易吸附到其細孔內部。水分吸附時，在被摻雜到負極材料中的鋰與水分之間發生不可逆的反應，作為其結果，導致初始充電時的不可逆容量增加、充放電循環特性降低。由于這樣的原因，認為d₀₀₂大的負極材料與石墨質材料相比保存特性差（例如，參照專利文獻2）。因此，以往試圖通過使負極材料的細孔閉合而減少平衡水分吸附量來改進保存特性（例如，參照專利文獻2）。

但是，本發明人等試圖通過將劣化的負極材料加熱干燥，除去吸附于微細的細孔內的水分來試圖進行負極材料的再生，結果無法使負極材料完全再生。另外，如果像專利文獻2那樣使負極材料的細孔閉合，則也存在充放電容量降低的問題。

因此，本發明的課題在于提供一種具有比石墨質材料大的（002）面的平均層面間隔且保存特性和充放電容量優異的堿金屬離子電池用負極材料。

本發明人等為了實現具有比石墨質材料大的（002）面的平均層面間隔且保存特性和充放電容量優異的堿金屬離子電池用負極材料而進行了深入研究。其結果發現在截面具有反射率不同的第一區域和第二區域的負極材料的保存特性和充放電容量優異，從而完成了本發明。

根據本發明，提供一種負極材料，其是利用使用CuKα射線作為射線源的X射線衍射法求得的（002）面的平均層面間隔d₀₀₂為0.340nm以上的、在堿金屬離子電池中使用的碳質的負極材料，用環氧樹脂包埋上述負極材料并使上述環氧樹脂固化后，切斷所得到的固化物，進行研磨，從而使上述負極材料的截面露出，接著，使用光學顯微鏡以1000倍的倍率對上述截面進行明視野觀察時，上述負極材料的上述截面具有反射率不同的第一區域和第二區域。

此外，根據本發明，提供含有上述負極材料的負極活性物質。

此外，根據本發明，提供含有上述負極活性物質的負極活性物質層和負極集電體以該順序進行層疊的堿金屬離子電池用負極。

此外，根據本發明，提供至少具備上述堿金屬離子電池用負極、電解質以及正極的堿金屬離子電池。

根據本發明，提供具有比石墨質材料大的（002）面的平均層面間隔且保存特性和充放電容量優異的堿金屬離子電池用負極材料。

附圖說明

上述的目的和其它目的、特征以及優點通過以下敘述的優選的實施方式及其所附的以下附圖會變得更加清楚。

圖1是用于說明本發明涉及的實施方式的負極材料的截面結構的例子的示意圖。

圖2是表示本發明涉及的實施方式的鋰離子電池的一個例子的示意圖。

圖3是表示實施例1中得到的負極材料的截面的光學顯微鏡照片的圖。

圖4是表示實施例5中得到的負極材料的截面的光學顯微鏡照片的圖。

圖5是表示比較例1中得到的負極材料的截面的光學顯微鏡照片的圖。

具體實施方式

以下，利用附圖對本申請各發明的實施方式進行說明。應予說明，圖是示意圖，與實際的尺寸比率未必一致。