[發明專利]鋰離子二次電池用負極活性物質、鋰離子二次電池用負極以及鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 201510202382.0
• 申請日: 2015-04-24
• 公開（公告）號: CN105047902B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 川中康之;加藤友彥;佐野篤史
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司11322
• 代理人: 楊琦,陳明霞

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池用負極活性物質、鋰離子二次電池用負極以及鋰離子二次電池。

背景技術

鋰離子二次電池與鎳鎘電池和鎳氫電池等相比由于相對輕質并且高容量所以被作為便攜式電子設備用電源廣泛應用。另外，其也是作為搭載于混合動力汽車或電動汽車的電源最有希望的候補。而且，伴隨于近年來的便攜式電子設備的小型化、高功能化，而對成為這些的電源的鋰離子二次電池期待進一步的高容量化。

鋰離子二次電池的容量主要依存于電極的活性物質。負極活性物質一般利用石墨。但是，石墨的理論容量為372mAh/g，在被實用化了的電池中已經利用了大約350mAh/g的容量。因此，為了獲得具有作為將來高功能便攜設備的能量源的充分的容量的非水電解質二次電池，有必要實現進一步的高容量化，因此，需要具有石墨以上的理論容量的負極材料。

作為所涉及的負極活性物質的一個例子，可以列舉含有Fe₂O₃等氧化鐵(含有鐵作為構成元素的氧化物)的組成的負極活性物質。這些氧化鐵能夠電化學地吸附和放出鋰離子，與石墨相比能夠進行非常大容量的充放電。特別地已知Fe₂O₃的理論放電容量為1005mAh/g并且顯示為石墨的2.7倍的高容量(非專利文獻1～3)。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY 55,280-286(1984)

非專利文獻2：Adv.Funct.Mater.2007,17,2792-2799

非專利文獻3：Journal of Power Sources 178(2008)402-408

發明內容

發明所要解決的技術問題

然而，Fe₂O₃等鐵類氧化物存在在充放電時發生體積的膨脹收縮，由于負極活性物質的崩解而微粉化，并且負極活性物質與導電助劑之間的接觸消失并孤立化，從而隨即放電容量降低的問題。

本發明是鑒于上述技術問題而完成的發明，目的在于提供一種充放電循環特性良好的鋰離子二次電池用負極活性物質以及鋰離子二次電池。

解決技術問題的手段

為了達到上述目的，本發明所涉及的負極活性物質特征在于：作為負極活性物質含有鐵氧化物顆粒，所述鐵氧化物顆粒至少一部分互相連接并具有網狀結構。

根據所涉及的結構，推測通過以網狀連接并通過抑制在膨脹時活性物質從電極崩解，從而能夠實現優異的充放電循環特性。

本發明所涉及的負極活性物質優選上述網狀結構的平均網眼孔徑與平均鐵氧化物線徑之比為平均網眼孔徑/平均鐵氧化物線徑≥0.2。

另外，本發明所涉及的鋰離子二次電池用負極活性物質優選具有網狀結構的鐵氧化物的平均鐵氧化物線徑為192nm以下。

進一步，本發明所涉及的鋰離子二次電池用負極活性物質中，作為在負極活性物質層中含有的導電助劑優選為科琴黑。

發明效果

根據本發明能夠提供一種充放電循環特性良好的鋰離子二次電池用負極活性物質以及鋰離子二次電池。

附圖說明

圖1是本實施方式所涉及的鋰離子二次電池的示意截面圖。

圖2是本實施方式所涉及的具有網狀結構的鐵氧化物的SEM圖像。

圖3是本實施方式所涉及的具有網狀結構的鐵氧化物的鐵氧化物線徑以及網眼孔面積的概念圖。

符號說明

10.正極12.正極集電體14.正極活性物質層

18.隔膜20.負極22.負極集電體

24.負極活性物質層30.層疊體

50.外包裝62.正極導線60.負極導線

100.鋰離子二次電池

具體實施方式

以下參照附圖并對本發明的優選實施方式進行說明。另外，本發明不限定于以下的實施方式。此外，在以下記載的構成要素中包括本領域技術人員能夠容易想到的構成要素、實質相同的構成要素。進一步，以下記載的構成要素可以適當組合。

(鋰離子二次電池)