[發明專利]非水電解質二次電池用負極材料及其制造方法

有效

• 申請號: 201710292768.4
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107546375B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 加藤大輔;保手浜健一;松下純子
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M4/62;H01M4/134;H01M10/052
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉鳳嶺;陳建全

本發明提供能夠提高非水電解質二次電池的充放電容量的維持率的負極材料及其制造方法和非水電解質二次電池。非水電解質二次電池用負極材料包含多個復合粒子。多個復合粒子各自包含無機粒子、具有多個空隙且覆蓋無機粒子的碳質材料層、以及設置在無機粒子和空隙之間的覆蓋層。當在碳質材料層中，將從無機粒子的表面擴展至以無機粒子的中心為中心的半徑3r的假想球面的區域設定為第1區域時，第1區域的空隙率為4.3％～10.0％。在此，r為無機粒子的半徑。

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池用負極材料及其制造方法。

背景技術

近年來，由于以智能手機、平板電腦等為代表的小型便攜式終端的快速普及，因而對于驅動小型便攜式終端的、小型且能量密度高的非水電解質二次電池的需求高漲。

一般地說，非水電解質二次電池的負極可以使用石墨系材料。石墨系材料的理論容量為372mAh/g，目前正在開發將石墨系材料的容量提高到大致極限的技術。為了非水電解質二次電池的能量密度的進一步提高，需要進行新電極材料的開發。作為新負極材料，繼鋰金屬和碳之后，以電位較低且電化學當量較小為特征的硅、錫等材料系引人注目。硅、錫等材料系可以與鋰合金化。

特別地，在將硅原子數設定為1的情況下，硅可以嵌入比率直至4.4的鋰原子，從理論上說具有石墨系材料大約10倍的容量。因此，人們進行了將硅適用于非水電解質二次電池的負極材料的嘗試。例如，在專利文獻1和專利文獻2中，公開了含有硅和碳質材料的負極材料。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2015/145521號說明書

專利文獻2：日本專利第5406799號公報

發明內容

發明所要解決的課題

但是，硅粒子等無機粒子如果嵌入鋰，則體積大大增加。例如，硅粒子如果嵌入鋰，則體積增大直至4.4倍左右。如果無機粒子大大膨脹，則整個負極材料膨脹。由此，產生負極材料的開裂、無機粒子的微粉化、或者負極材料與集電體的剝離等，從而在將無機粒子用于二次電池時，往往不能獲得充分的循環特性。另外，在無機粒子與電解液接觸的情況下，則有時產生副反應。

本發明的目的在于：提供一種能夠使非水電解質二次電池的充放電容量的維持率得以提高的負極材料。

用于解決課題的手段

本發明的一方式的非水電解質二次電池用負極材料包含多個復合粒子。所述多個復合粒子各自包含無機粒子、具有多個空隙且覆蓋所述無機粒子的碳質材料層、以及各自與所述無機粒子的表面接觸并在所述多個空隙的至少1個中露出的至少1個覆蓋層。當在所述碳質材料層中，將從所述無機粒子的表面擴展至以所述無機粒子的中心為中心的半徑3r的假想球面的區域設定為第1區域時，所述第1區域的空隙率為4.3％～10.0％。在此，所述r為所述無機粒子的半徑。

發明的效果

根據本發明，可以提高非水電解質二次電池的充放電容量的維持率。

附圖說明

圖1是本發明的一實施方式的負極材料中含有的復合材料的特定粒子的示意剖視圖。

圖2是無機粒子和空隙的界面附近的圖1的局部放大圖。

圖3是本發明的一實施方式的非水電解質二次電池的剖視圖。

圖4是表示本發明的一實施方式的制造方法的流程圖。

符號說明：

10 復合材料 11 無機粒子

12 第1覆蓋層 13 空隙