[發(fā)明專利]粒狀復(fù)合材料、鋰離子二次電池用負(fù)極及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780077458.9
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN110073528A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 栗田貴行;武內(nèi)正隆;石井伸晃
• 申請（專利權(quán)）人: 昭和電工株式會(huì)社
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;C08J3/12;C08K3/04;C08K3/08;C08K7/06;C08L1/02;C08L71/02;H01M4/1393;H01M4/1395;H01M4/38;H01M4/587;H01M4/62
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 馬妮楠;曾禎

本發(fā)明提供粒狀復(fù)合材料、在集電體上層疊包含所述粒狀復(fù)合材料的電極層而成的負(fù)極及其制造方法、及具有所述負(fù)極的鋰離子二次電池，該粒狀復(fù)合材料包含：由含有能夠吸存和放出鋰離子的元素且不含石墨的物質(zhì)構(gòu)成的粒子(A)、由含石墨的物質(zhì)構(gòu)成的粒子(B)、碳纖維(C)、含有具有無取代或取代吡喃葡萄糖環(huán)的多糖類或其衍生物的聚合物(D)、與含有直鏈狀或支鏈鏈狀聚醚或其衍生物的固體電解質(zhì)(E)。通過將本發(fā)明的粒狀復(fù)合材料使用于鋰離子二次電池的負(fù)極，可獲得能量密度、初期容量、容量維持率等特性提高了的鋰離子二次電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可較好地使用于鋰離子二次電池的負(fù)極制造的粒狀復(fù)合材料、鋰離子二次電池用負(fù)極及其制造方法。

背景技術(shù)

由于攜帶電子設(shè)備的多功能化以超過電子部件的省電力化的速度進(jìn)展，所以使攜帶電子設(shè)備的消耗電力增加。因此，對于攜帶電子設(shè)備主電源的鋰離子二次電池的高電容化及小型化強(qiáng)烈要求比迄今更甚。另外，電動(dòng)汽車的需求擴(kuò)張，而對于其所使用的鋰離子二次電池也強(qiáng)烈要求高電容化。

作為負(fù)極活性物質(zhì)，具有高于目前使用的石墨(372mAh/g)的理論電容的硅(4200mAh/g)備受矚目。

然而，硅伴隨鋰的插入而體積以最大約3～4倍膨脹而自我損壞，或由于會(huì)從電極剝離，故已知使用硅的鋰離子電池的循環(huán)特性顯著降低。

作為改善循環(huán)特性的方法，公開有將石墨質(zhì)粉末、碳前驅(qū)物、硅微粉末及空隙形成劑加熱混合后燒成，通過在硅微粉周圍形成空隙而吸收體積變化的方法(專利文獻(xiàn)1)，將硅化合物的微粉末與石墨及粘合劑的混合體進(jìn)行燒成，通過粘合劑的碳化物固定化硅化合物而抑制脫離的方法(專利文獻(xiàn)2)，將硅化合物及導(dǎo)電性碳混合后，進(jìn)而邊施加壓縮力和剪切力邊進(jìn)行混合處理，形成硅化合物與導(dǎo)電性碳以均勻分散的狀態(tài)牢固凝集的粒子，而有效地抑制充放電時(shí)的體積變化的方法(專利文獻(xiàn)3)。

專利文獻(xiàn)4公開在部分剝離石墨烯的石墨內(nèi)包埋Si粒子的復(fù)合體。

專利文獻(xiàn)5公開Si-嵌段共聚物芯-殼納米粒子。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第5158460號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2003-223892號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利第5809200號公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2014-197551號公報(bào)(美國專利第9711786號公報(bào))

專利文獻(xiàn)5：日本特開2014-224028號公報(bào)(美國專利公開第2014-342222號公報(bào))

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供制造具有高能量密度，且可兼具高初期容量與高電容維持率的鋰離子二次電池用負(fù)極的方法。

本發(fā)明包含如以下的各技術(shù)方案。

[1]一種粒狀復(fù)合材料，包含粒子(A)、粒子(B)、碳纖維(C)、聚合物(D)和固體電解質(zhì)(E)，所述粒子(A)由包含能夠吸存和放出鋰離子的元素且不含石墨的物質(zhì)構(gòu)成，所述粒子(B)由包含石墨的物質(zhì)構(gòu)成，所述聚合物(D)包含具有無取代或取代吡喃葡萄糖環(huán)的多糖類或其衍生物，固體電解質(zhì)(E)與聚合物(D)的質(zhì)量比(E/D)為0.1以上且10以下。

[2]如技術(shù)方案1所述的粒狀復(fù)合材料，各個(gè)粒子(A)與各個(gè)碳纖維(C)經(jīng)由聚合物(D)或固體電解質(zhì)(E)彼此相接而形成副構(gòu)造體(S)。

如前項(xiàng)1所述的粒狀復(fù)合材料，粒子(A)、碳纖維(C)、聚合物(D)及固體電解質(zhì)(E)通過各個(gè)粒子(A)與各個(gè)碳纖維(C)相互經(jīng)由聚合物(D)或固體電解質(zhì)(E)相接而形成副構(gòu)造體(S)。

[3]如前項(xiàng)2所述的粒狀復(fù)合材料，粒子(B)的表面至少一部分由副構(gòu)造體(S)被覆。