锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池。所述锂离子二次电池用负极包括：负极集电体(11)；以及锂离子二次电池用负极活性物质，配置于所述负极集电体，包含碳材料和水系粘合剂，所述碳材料是石墨颗粒，所述石墨颗粒具有包覆层，所述包覆层包含相对于所述碳材料的总重量为5重量％以下的非晶碳。

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池相关申请的交叉参考本申请要求2016年06月29日向日本特许厅提交的日本专利申请第2016-128899号的优先权，因此将所述日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
本专利技术涉及用于非水电解质电池、尤其是锂离子二次电池的负极。
技术介绍
非水电解质电池作为包括混合动力汽车和电动汽车等的汽车用电池已经实用化。作为这样的车载电源用电池，使用锂离子二次电池。对锂离子二次电池要求兼具有输出特性、能量密度、容量、寿命和高温稳定性等各种特性。特别是为了改善电池的输入输出特性，对电极进行了各种改良。例如，日本专利公开公报特开2001-229914号中，提出了一种具有高容量、充电时气体的产生受到抑制的二次电池用的碳素负极以及使用了所述负极的二次电池。日本专利公开公报特开2001-229914号的特征是将下述的非晶碳包覆石墨用作负极的活性物质。所述非晶碳包覆石墨的通过热重量测定(TG)取得的、规定的测定方法的第一阶段的重量减少量，是升温前的重量的3～20％。将非晶碳包覆石墨用作负极活性物质中的碳材料的、日本专利公开公报特开2001-229914号的二次电池，能够抑制充电时的气体产生。可是，如果石墨被大量非晶碳包覆，则负极活性物质层容易从配置有负极活性物质层的金属箔等的集电体剥离。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是通过将用于负极活性物质的碳材料中的非晶碳与石墨的比例最佳化来提高锂离子二次电池用负极的耐久性。本专利技术提供一种锂离子二次电池用负极，其包括：负极集电体；以及锂离子二次电池用负极活性物质，配置于所述负极集电体，包含碳材料和水系粘合剂，所述碳材料是具有包覆层的石墨颗粒，所述包覆层是具有所述碳材料的总重量的5％以下的重量的非晶碳包覆层。本专利技术的实施方式的锂离子二次电池用负极，其包括：负极集电体；以及锂离子二次电池用负极活性物质，配置于所述负极集电体，包含碳材料和水系粘合剂，所述碳材料是石墨颗粒，所述石墨颗粒具有包覆层，所述包覆层包含相对于所述碳材料的总重量为5重量％以下的非晶碳。本专利技术的实施方式的锂离子二次电池用负极，由于具有高的负极活性物质层与金属箔的粘合力，所以具有良好的耐久性。使用所述锂离子二次电池用负极的锂离子二次电池，具有良好的耐久性，寿命长。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的锂离子二次电池用负极的剖面示意图。图2A和图2B是表示本专利技术的一个实施方式的锂离子二次电池用负极的碳材料的示意图。图3是表示本专利技术的一个实施方式的锂离子二次电池的剖面示意图。具体实施方式在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。以下说明本专利技术的实施方式。在本实施方式中，锂离子二次电池在封装体内部包括发电元件，所述发电元件包括正极、负极、隔膜以及电解液。在此，锂离子二次电池用负极(以下也简称为“负极”)，包括负极集电体以及配置于负极集电体的负极活性物质层。具体地说，负极是包括负极集电体和负极活性物质层的薄板状或者片状的电池构件。负极活性物质层是通过在负极集电体上涂布包含负极活性物质、粘合剂以及必要情况下的导电助剂的混合物而形成的。在此，作为负极活性物质，优选的是包含碳材料。特别是，碳材料优选的是具有非晶碳的包覆层的石墨颗粒，所述非晶碳相对于碳材料的总重量为5重量％以下。在此，“具有非晶碳的包覆层的石墨颗粒”是指表面被非晶碳包覆的石墨颗粒。“具有非晶碳的包覆层的石墨颗粒”，只要是石墨颗粒的表面的一部分被非晶碳包覆即可，无需石墨颗粒的表面整体被非晶碳包覆。此外“包覆层”不一定意味着具有均匀厚度的层。在本实施方式中重要的是，石墨颗粒被相对于碳材料的总重量为5重量％以下的非晶碳包覆。如果负极活性物质层包含各实施方式中采用的石墨(石墨颗粒)，则具有即使电池的剩余容量(SOC)低时也能提高电池的输出的优点。石墨是六方晶系六角板状晶体的碳材料，称为石墨或者黑铅等。石墨优选的是颗粒的形态。石墨(石墨颗粒)包括天然石墨(天然石墨颗粒)和人造石墨(人造石墨颗粒)。天然石墨能够以低价格大量得到，具有稳定的结构和良好的耐久性。人造石墨是人工生产的石墨，由于具有高纯度(几乎不含同素异性体等杂质)，所以具有小的电阻。作为实施方式的碳材料，可以适当采用天然石墨和人造石墨双方。特别优选的是使用具有非晶碳的包覆层的天然石墨、或者具有非晶碳的包覆层的人造石墨。在各实施方式中使用的非晶碳，局部可以具有与石墨类似的结构。非晶碳是具有包含随机形成网络的微晶体结构的、作为整体是非晶的碳材料。作为非晶碳的例子，可以列举碳黑、焦炭、活性炭、碳纤维、硬碳、软碳和中孔碳。实施方式中使用的具有非晶碳的包覆层的石墨颗粒，可以是具有非晶碳的包覆层的天然石墨颗粒或具有非晶碳的包覆层的人造石墨的任意一方。如果使用这些物质作为负极活性物质的碳材料，则电解液的分解受到抑制，负极的耐久性提高。此外，抑制了电池充电时的气体的产生。因此，电池自身的耐久性也得到提高。在此，在采用人造石墨作为石墨的情况下，层间距离d值(d002)优选的是0.337nm以上。人造石墨的结晶的结构，一般比天然石墨薄。在采用包含人造石墨的锂离子二次电池用负极活性物质的情况，条件是人造石墨具有能插入锂离子的层间距离。可以通过d值(d002)估计锂离子能够插脱的层间距离。只要d值为0.337nm以上，就能够没有问题地进行锂离子的插脱。作为碳材料，使用具有相对于碳材料的总重量为5重量％以下的非晶碳的包覆层的石墨颗粒的意义，不拘泥于特定的理论，可以如下进行考虑。图1是在负极集电体的表面配置有负极活性物质层的负极的示意图。如图1所示，锂离子二次电池用负极1包括负极集电体101、负极活性物质102、导电助剂103和粘合剂104。在锂离子二次电池用负极1中，负极集电体101的表面层叠有负极活性物质102、导电助剂103和粘合剂104的混合物，由此形成负极活性物质层。在图1中，粘合剂104粘合负极活性物质102的颗粒们，并且粘合负极活性物质层与负极集电体101。此外，导电助剂103以掩埋于负极活性物质102的颗粒的间隙的方式存在，促进电子的移动。特别优选的是，采用碳材料作为负极活性物质层所含的负极活性物质102，采用碳黑作为导电助剂103，采用水系粘合剂作为粘合剂104。负极活性物质102是通过使具有大致统一的形状和大小的颗粒相邻并接触并且通过粘合剂104彼此粘合而形成的。接着，图2A和图2B示意性表示了负极活性物质的剖面图。以下的说明为推定，本专利技术实施方式的效果不限于仅通过下述机构实现。负极活性物质102是具有包含非晶碳105的包覆层的石墨颗粒106。在此，石墨颗粒106的尺寸大体统一，但是形状具有凹凸，是不规则的。在此，如果在石墨颗粒106上形成包含相对于碳材料的总重量为5重量％以下的非晶碳105的包覆层，则存在于石墨颗粒106的表面的凹凸未被完全覆盖。因此，石墨颗粒106依然具备具有凹凸的颗粒形状(图2A)。因此，相邻的碳材料彼此能够以多个点接触。可是，如果在石墨颗粒106上形成包含相对于碳材料的总重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池用负极，其特征在于，所述锂离子二次电池用负极包括：负极集电体；以及锂离子二次电池用负极活性物质，配置于所述负极集电体，包含碳材料和水系粘合剂，所述碳材料是石墨颗粒，所述石墨颗粒具有包覆层，所述包覆层包含相对于所述碳材料的总重量为5重量％以下的非晶碳。

【技术特征摘要】
2016.06.29 JP 2016-1288991.一种锂离子二次电池用负极，其特征在于，所述锂离子二次电池用负极包括：负极集电体；以及锂离子二次电池用负极活性物质，配置于所述负极集电体，包含碳材料和水系粘合剂，所述碳材料是石墨颗粒，所述石墨颗粒具有包覆层，所述包覆层包含相对于所述碳材料的总重量为5重量％以下的非...

【专利技术属性】
技术研发人员：脇一平，丹上雄儿，
申请(专利权)人：汽车能源供应公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP