[發(fā)明專利]鋰離子電池的負極材料、鋰離子電池、鋰離子電池的負極或負極材料的制造方法及制造裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010436052.9
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN111755689A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 小林光;肥后徹;金谷彌生
• 申請（專利權）人: 日新化成株式會社
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/04;H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯思誠業(yè)知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 孫揚;龔敏

本發(fā)明的一鋰離子電池的負極材料具有將晶體硅粉碎而成的硅微粒。本發(fā)明的另一鋰離子電池的負極材料如下：利用X射線衍射可測得由晶體硅形成的多個硅微粒在2θ＝28.4°附近歸屬于Si(111)的衍射峰的強度，該強度大于其他衍射峰的強度。通過采用上述各種負極材料，能夠得到一種鋰離子電池，即使反復對其充放電，充放電容量也難以發(fā)生變化。

本申請是基于申請?zhí)枮?01480079578.9、申請日2014年6月11日、發(fā)明名稱為“鋰離子電池的負極材料、鋰離子電池、鋰離子電池的負極或負極材料的制造方法及制造裝置”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。該中國發(fā)明專利申請是國際申請?zhí)朠CT/JP2014/065432的中國國家階段申請。

技術領域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池的負極材料、鋰離子電池、鋰離子電池的負極或負極材料的制造方法及其制造裝置。

背景技術

至今得到廣泛應用的鋰離子電池在其負極側具有負電極，該負電極具有負極集流體和合劑層，該合劑層用粘結劑與負極活性物質(以下也稱為“負極材料”)即石墨(天然石墨、人造石墨等)混合而成；該鋰離子電池在其正極側具有正電極，該正電極具有正極集流體和合劑層，該合劑層用粘結劑(PVdF等)與正極活性物質即鋰(Li)的氧化物粉末(LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂等)和導電性石墨(主要為炭黑等)混合后涂布而成。在鋰離子電池的電芯容器內裝滿電解液，并且在負極集流體和正極集流體之間設有隔膜(主要為聚烯烴系多孔膜或多孔聚丙烯膜等)。

上述隔膜能夠讓電解液穿過且使鋰離子移動，以隔開電極的方式設置該隔膜，以防止電氣短路。

鋰離子通過電解液在負極集流體和正極集流體之間移動，由此進行鋰離子電池的充放電。充電時，鋰離子向負極側移動；放電時，鋰離子向正極側移動。通過外接電源充電，通過外接電阻(負載)放電。

近年在鋰離子電池領域，公開了如下技術：采用硅顆粒替代上述石墨，作為鋰離子電池的負極活性物質的材料。例如，通過如下方法得到硅顆粒的一例：用研缽將單晶硅搗碎后，用濾網將其分級而形成直徑在約38微米(μm)以下的粉末，將該粉末在氬氣中以30℃/分的升溫速度加熱到150℃(達到溫度)(參照專利文獻1)而得到該硅顆粒。還可以通過以下方法得到硅顆粒的另一例：在高溫高濃度的氣態(tài)鋅中加入液態(tài)四氯化硅，在1050℃以上的高溫狀態(tài)下使其反應，由此還原四氯化硅形成硅顆粒，在1000℃以下(尤其是500～800℃)的溫度中，使該硅微粒晶體生長和聚集形成硅顆粒，調節(jié)該硅顆粒的粒度，并集中到氯化鋅水溶液中而得到。在專利文獻2中，公開了如下內容：通過以上作業(yè)，能夠得到粒徑在1～100μm左右的高純度硅顆粒及對該硅顆粒的利用方法。

專利文獻1：日本公開專利公報特開2005-032733號公報

專利文獻2：日本公開專利公報特開2012-101998號公報

發(fā)明內容

－發(fā)明要解決的技術問題－

然而，在現有技術中，將硅顆粒用作負極材料時，雖然能使充放電時的電容量增大，但另一方面，硅顆粒吸放鋰會使硅顆粒遭到破壞。其結果是，無法維持鋰離子電池的充放電循環(huán)特性。

就上述現有技術文獻中公開的硅顆粒而言，因為需要進行高溫合成和收集工序，所以要得到用作負極材料的硅顆粒，需要經過極其復雜的制造工序。其結果是，必然會導致生產率下降、制造成本升高。因此，至今公開的硅顆粒存在較大問題：不僅鋰離子電池的負極特性較差，而且依然沒有足夠的工業(yè)實用性。也就是說，采用硅顆粒制造的鋰離子電池還處于開發(fā)階段。

－用以解決技術問題的技術方案－

由現有硅顆粒形成的負極集流體存在與充放電循環(huán)特性等相關的種種問題，本發(fā)明通過至少解決其中一部分問題，極其有助于提供高性能的鋰離子電池的負極材料、鋰離子電池、鋰離子電池的負極或負極材料的制造方法及其制造裝置。