本发明专利技术提供一种安全性高的非水电解质电池用电极。本发明专利技术的非水电解质电池用电极由集电体和电极合剂构成，所述电极合剂形成在集电体上并含有选自碳质物、金属粒子及金属氧化物粒子中的至少1种活性物质粒子和粘结剂，当将集电体和电极合剂的界面的切削强度记为a、将电极合剂内的水平方向上的切削强度记为b时，a及b满足a/b＜1的关系。
【技术实现步骤摘要】
非水电解质电池用电极、非水电解质二次电池及电池包
[0001 ] 本专利技术涉及非水电解质电池用电极、非水电解质二次电池及电池包。
技术介绍
近年来，随着电子设备的小型化技术的急速发展，各种便携式电子设备逐渐普及。而且，对于这些便携式电子设备的电源即电池也要求小型化，具有高能量密度的非水电解质二次电池引人注目。 使用金属锂作为负极活性物质的非水电解质二次电池具有非常高的能量密度，但充电时在负极上会析出被称为枝晶的树枝状的晶体，因此电池寿命短，而且枝晶生长到达正极时会引起内部短路等，在安全性方面也存在问题。因此作为代替锂金属的负极活性物质，已开始使用嵌入/脱嵌锂的碳材料，特别是石墨质碳。 此外，作为追求更高的能量密度的负极活性物质，特别是，尝试了使用硅、锡等能与锂合金化的元素、非晶质硫族(chalcogen)化合物等锂嵌入容量大且密度高的物质。其中硅可将锂嵌入到相对于I个硅原子锂原子达到4.4的比率，单位质量的负极容量为石墨质碳的大约10倍。但是，硅由于伴随着充放电循环中的锂的嵌入脱嵌的体积变化大的活性物质粒子的微粉化等而在循环寿命方面存在问题。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开2004-119176号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题 本专利技术的目的是提供一种安全性高的非水电解质电池用电极。 用于解决课题的手段 [0011 ] 本专利技术的非水电解质电池用电极由集电体和电极合剂构成，所述电极合剂形成在集电体上并含有选自碳质物、金属粒子及金属氧化物粒子中的至少I种活性物质粒子和粘结剂；当将集电体和电极合剂的界面的切削强度记为a、将电极合剂内的水平方向上的切削强度记为b时，a及b满足a/b < I的关系。 【附图说明】 图1是本专利技术的负极的概念图。 图2是本专利技术的非水电解质二次电池的概念图。 图3是本专利技术的非水电解质二次电池的放大概念图。 图4是本专利技术的电池包的概念图。 图5是表示本专利技术的电池包的电路的框图。 符号说明 100负极101集电体 102负极合剂 200非水电解质二次电池 201卷绕电极组 202袋状外包装材 203负极203a负极集电体 203b负极活性物质层204隔膜 205正极205a正极集电体 205b正极活性物质层206负极端子 207正极端子 300电池包 301单电池 302负极端子 303正极端子 304胶带 305组电池 306印刷布线基板 307热敏电阻 308保护电路 309通电用端子 310正极侧引线 311正极侧连接器 312负极侧引线 313负极侧连接器 314、315布线 316a正极侧布线 316b负极侧布线 317布线 318保护片 319收纳容器20盖 【具体实施方式】 使用Si等作为负极活性物质的锂离子二次电池由于能量密度高，所以与其它二次电池相比需要采取足够确保安全的对策。作为这样的对策，通常为了防止因过剩充电而使负极材料及正极材料在物理、化学上变得不稳定，产生发热，电池温度上升，采用电压的控制电路控制充电电压以使其不超过规定的值。 但是，当因电压的控制电路工作不良不能控制充电电压而进行过充电时，由于蓄积在电池中的过剩的电能会使隔膜熔化，发生负极和正极的短路，瞬间放出过剩地蓄积在电池中的电能，产生急剧的焦耳热，电池温度急速上升，在最坏时甚至起火。因而，为防止因过剩充电导致的发热而使隔膜热收缩、熔化，还采取添加无机物等来提高耐热性等的手段。 另外，为了防止这样的锂离子电池的过充电时的电池起火，已知在电池内部与隔膜一同设置玻璃纤维或氧化铝纤维或者陶瓷纤维的无纺布。玻璃纤维、氧化铝纤维、陶瓷纤维即使在过充电时的发热使隔膜熔化的情况下，也以维持无纺布的形状的状态残存。由此，负极和正极不会直接接触而短路，从而能够防止温度的急剧上升。 但是，无纺布的材料即玻璃纤维、氧化铝纤维、陶瓷纤维都是绝缘体，在正极与负极之间电流几乎不流动，因此不能释放因过充电而蓄积在电池中的电能。另外，被过充电的电池的处理从安全方面出发是不优选的。因此，【专利技术者】们通过采用以下的实施方式的负极，解决了上述的问题。 以下，对实施方式进行说明。 (第I实施方式) 第I实施方式的负极具有在负极集电体的一面或两面上附载有含有负极活性物质的负极合剂的结构。图1表示第I实施方式的负极的截面概念图。图1的负极100由集电体101和形成在集电体101的一面上的负极合剂102构成。 第I实施方式的负极合剂102由负极活性物质和粘结剂构成。负极合剂102中也可以含有导电剂等添加剂。 实施方式的电极可用于各种电池。另外，实施方式的电极还可用于正极。 负极合剂102的厚度优选为Ι.Ομπι以上且150μπι以下的范围。所以在附载在负极集电体101的两面上的情况下负极合剂102的合计厚度为2.0 μ m以上且300 μ m以下的范围。一面的厚度的更优选的范围为20 μ m以上且100 μ m以下。如果在该范围内则大电流放电特性和循环寿命大幅度提闻。 关于负极合剂102的活性物质、导电剂及粘结剂的优选的配合比例，活性物质为80质量％以上且95质量％以下的范围，导电剂为3质量％以上且18质量％以下的范围,粘结剂为2质量％以上且7质量％以下的范围。通过在该范围内，可得到良好的大电流放电特性和循环寿命，因此是优选的。 作为第I实施方式中的负极活性物质，可以单独I种使用或2种以上组合使用锂金属或锂合金及可嵌入/脱嵌锂的碳质物〔焦炭类、石墨类(天然石墨、人造石墨等)、热分解碳类、有机高分子化合物的烧结体、碳纤维、活性炭〕、或选自S1、Sn、Al、In、Ga、Pb、T1、N1、Mg、W、Mo及Fe之中的元素、合金及其氧化物中的至少I种等。其中，合金中还可以含有除上述以外的元素。 其中，关于第I实施方式的负极活性物质优选的方式，在将微细的一氧化娃和碳质物复合化烧成而成的活性物质中，其由复合体构成且为它们被微细复合化而成的粒子，所述复合体是微晶Si以包含或保持在含有与Si强固地结合的S12的一氧化硅相中的状态分散在碳质物中而成的。此外，保持含有Si的一氧化硅相优选平均尺寸为50nm以上且100nm以下，同时在按(d84% — dl6%)/2定义尺寸分布的标准偏差中，以(标准偏差/平均尺寸)的值为1.0以下的均匀状态分散在碳质物中而存在。 硅相嵌入脱嵌大量的锂，使负极活性物质的容量大增。通过使硅相分散在一氧化硅相及碳质物中，可缓和由大量的锂向硅相的嵌入脱嵌所导致的膨胀收缩，防止活性物质粒子的微粉化，同时碳质物相可确保作为负极活性物质的重要的导电性，一氧化硅相作为与硅强固地结合并保持被微细化的硅的缓冲剂在维持粒子结构方面具有大的效果。 硅相在嵌入脱嵌锂时的膨胀收缩大，为了缓和该应力优选尽量微细化地分散。具体地讲,优选以从几nm的簇到即使大也在10nm以下的尺寸分散。 一氧化硅相形成非晶质、结晶质等结构，但优选以结合在硅相并包含或保持硅相的形式均匀地分散在活性物质粒子中。但是，保持在该一氧化硅中的微晶Si在充放电时嵌入脱嵌Li，在重复体积变化中相互结合而使微晶尺寸生长，成为容量下降及初次本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非水电解质电池用电极，其由集电体和电极合剂构成，所述电极合剂形成在所述集电体上并含有选自碳质物、金属粒子及金属氧化物粒子中的至少1种活性物质粒子和粘结剂；当将所述集电体与所述电极合剂的界面的切削强度记为a、将所述负极合剂内的水平方向上的切削强度记为b时，所述a及b满足a/b＜1的关系。
【技术特征摘要】
2013.03.26 JP 2013-064013;2014.03.13 JP 2014-050611.一种非水电解质电池用电极，其由集电体和电极合剂构成，所述电极合剂形成在所述集电体上并含有选自碳质物、金属粒子及金属氧化物粒子中的至少I种活性物质粒子和粘结剂； 当将所述集电体与所述电极合剂的界面的切削强度记为a、将所述负极合剂内的水平方向上的切削强度记为b时，所述a及b满足a/b < I的关系。2.根据权利要求1所述的非水电解质电池用电极，其中，所述粘结剂是具有酰亚胺基的聚合物。3.根据权利要求1所述的非水电解质电池用电极，其中，所述金属及金属氧化物为选自S1、Sn、Al、In、Ga、Pb、T1、N1、Mg、W、Mo和Fe中的元素、合金、所述元素的氧化物和含有所述元素的氧化物中的I种以上。4.根据权利要求1所述的非水电解质...
【专利技术属性】
技术研发人员：堀田康之，久保木贵志，森田朋和，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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