[發明專利]鋰離子二次電池用負極材料、其制造方法、負極用糊、負極片和鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 201880064499.9
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN111418097B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 大冢康成;石井伸晃;N·馬克思;S·普特
• 申請（專利權）人: 尤米科爾公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/36;H01M4/587;H01M4/1393;H01M4/1395
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊海榮;曲盛

本發明涉及一種鋰離子二次電池用負極材料，其由含有納米硅粒子、石墨粒子和非晶質碳材料的復合材料粒子構成，所述納米硅粒子的一次粒子在以數量為基準的累積粒度分布中的50％粒徑(Dn50)為5～100nm，所述復合材料粒子中，所述納米硅粒子的含有率為30質量％以上且60質量％以下，所述非晶質碳材料的含有率為30質量％以上且60質量％以下，所述復合材料粒子在以體積為基準的累積粒度分布中的90％粒徑(D_V90)為10.0～40.0μm，BET比表面積為1.0～5.0m²/g，所述復合材料粒子的DTA測定中的放熱峰的峰頂溫度為830～950℃。根據本發明，能夠提供一種負極材料和使用該負極材料的鋰離子二次電池，其能夠實現1000mAh/g以上的高初始放電容量、高初始庫倫效率和高循環特性。

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池用負極材料、其制造方法、使用該材料的 負極用糊、負極片和鋰離子二次電池。

背景技術

對于智能手機、平板電腦等IT設備、吸塵器、電動工具、電動自行 車、無人機和汽車所用的電池(二次電池)，需要兼具高容量和高輸出的負 極活性物質。作為負極活性物質，理論容量比目前使用的石墨(理論容量： 372mAh/g)更高的硅(理論容量：4200mAh/g)受到關注。

但是，已知隨著鋰的插入，硅(Si)的體積膨脹到最大約3～4倍而發生 自毀并從電極剝離，由此，使用硅的鋰離子二次電池的循環特性非常低。

作為高容量且長壽命的負極材料的制作方法，公開了對碳和Si進行機 械化學處理，通過機械能來使碳與Si復合化的方法(日本專利第4379971 號公報；專利文獻1)；對將硅粒子與石墨質材料和碳質材料A進行混合而 得到的粒子混合碳殘余率比該碳質材料A高的碳質材料B并加熱的方法 (日本專利第3995050號；專利文獻2)；將石墨粒子、Si微粒和非晶質碳A 混合并加熱，然后將選自石墨和炭黑中的碳質物質粒子與非晶質碳B混合 并加熱的方法(日本特開2008-277232號公報；專利文獻3)。

現有技術文獻

專利文獻1：日本專利第4379971號公報

專利文獻2：日本專利第3995050號公報

專利文件3：日本特開2008-277232號公報

發明內容

已知如專利文獻1那樣實行對碳材料與硅化合物賦予壓縮力和剪切力 的機械化學處理時，一部分硅化合物轉變為碳化硅。在硅化合物之中碳化 硅參與充放電的程度小，因此專利文獻1的方法中導致負極活性物質的容 量降低。

本發明的課題在于提供一種負極材料和使用該負極材料的鋰離子二次 電池，其能夠實現1000mAh/g以上的高的初始放電容量、高的初始庫倫效 率和高循環特性。

即，本發明包括以下方案。

[1]一種鋰離子二次電池用負極材料，由包含納米硅粒子、石墨粒子 和非晶質碳材料的復合材料粒子構成，所述納米硅粒子的一次粒子在以數 量為基準的累積粒度分布中的50％粒徑(D_n50)為5～100nm，

所述復合材料粒子中，所述納米硅粒子的含有率為30質量％以上且 60質量％以下，所述非晶質碳材料的含有率為30質量％以上且60質量％ 以下，

所述復合材料粒子在以體積為基準的累積粒度分布中的90％粒徑 (D_V90)為10.0～40.0μm，

所述復合材料粒子的BET比表面積為1.0～5.0m²/g，

所述復合材料粒子的DTA測定中的放熱峰的峰頂溫度為830～950℃。