[發明專利]二次電池用負極活性物質和二次電池

在審

• 申請號: 201880051610.0
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN111052466A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 汪旭;井門文香;利根川明央;脅坂安顯
• 申請（專利權）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;C01B32/20;H01M4/36
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

一種二次電池用負極活性物質，其中，(1)包含鱗片狀人造石墨A和塊狀人造石墨B，(2)鱗片狀人造石墨A的體積基準粒度分布中的50％直徑D_50(A)相對于塊狀人造石墨B的體積基準粒度分布中的50％直徑D_50(B)之比D_50(A)/D_50(B)超過0.6且低于1.0，(3)鱗片狀人造石墨A的表面粗糙度R為2.8以上且5.1以下，(4)塊狀人造石墨B的表面粗糙度R為6.0以上且9.0以下，且(5)塊狀人造石墨B的質量相對于鱗片狀人造石墨A和塊狀人造石墨B的總質量之比B/(A+B)為0.03以上且0.30以下。

技術領域

本發明涉及為了提供大電流負載特性和直流電阻特性優異的二次電池而適合的負極活性物質和使用了該負極活性物質的二次電池。

背景技術

鋰離子二次電池中，通常正極活性物質可使用鈷酸鋰等鋰鹽，負極活性物質可使用石墨等碳質材料。石墨有天然石墨和人造石墨。然而，由于使用了由天然石墨或人造石墨形成的現有的負極活性物質的二次電池的充放電速率低或速率特性低，因此無法滿足近些年強烈要求的大電流負載特性和直流電阻特性。

天然石墨具有能夠廉價地獲得這樣的優點。然而，由于天然石墨的表面是活性的，因此在初次充電時產生大量氣體、初始效率低，而且循環特性也不佳。另外，由于天然石墨為鱗片形狀，因此在加工成電極時會沿一個方向取向。在對這種電極進行充電時，電極僅沿一個方向膨脹而使性能降低。另外，充放電速率也降低。

人造石墨也可以相對廉價地獲得。作為人造石墨的代表例，可以列舉出石油瀝青、煤瀝青、石油焦炭、煤焦炭的石墨化物。然而，作為人造石墨之一的由高結晶性針狀焦炭形成的人造石墨為鱗片狀且容易取向。因此，速率特性變低。

在這樣的技術背景下，提出了各種二次電池用負極材料。

例如，專利文獻1公開了一種電極用碳材料，其特征在于，基于廣角X射線衍射法的(002)面的晶面間距(d002)低于0.337nm，微晶尺寸(Lc)為90nm以上，在氬離子激光拉曼光譜中的1360cm^-1的峰強度相對于1580cm^-1的峰強度之比即R值為0.20以上，且振實密度為0.75g/cm³以上。該電極用碳材料可以利用如下制造方法而得到，所述制造方法的特征在于，減小粒徑以使處理前后的平均粒徑比為1以下，且通過處理而提高振實密度，且進行力學能量處理以使氬離子激光拉曼光譜中的、1360cm^-1的峰強度相對于1580cm^-1的峰強度之比即R值通過處理而成為1.5倍以上。

專利文獻2公開了一種鋰二次電池用負極體，其特征在于，將鋰金屬或鋰離子的負極活性物質負載于石墨化中間相炭微球等球狀碳材料上。

專利文獻3公開了一種鋰二次電池負極用石墨顆粒，在用于制造鋰二次電池用負極的石墨顆粒中，前述石墨顆粒用于制造將石墨顆粒和有機系粘結劑的混合物與集電體一體化而成的、前述混合物的密度為1.5～1.9g/cm³的鋰二次電池用負極，且前述石墨顆粒的長徑比為1.2～5。

專利文獻4公開了一種非水溶劑系二次電池電極用碳質材料，其特征在于，其為利用X射線衍射法求出的(002)面的平均晶面間距為0.365nm以上的碳質材料，將該碳質材料在H₂O和N₂的等摩爾混合氣體氣流中、在900℃下反應至重量減少達到60％后所殘留的碳質物質的利用X射線衍射法求出的(002)面的平均晶面間距顯示為0.350nm以下。

專利文獻5公開了一種非水電解液二次電池用負極，其特征在于，具備負極集電體、及設置于前述負極集電體上的負極活性物質層，前述負極活性物質層包含：通過使針狀焦炭石墨化而形成的鱗片狀石墨、通過使焦炭石墨化而形成的粒狀石墨、及粘結劑。