锂粉、锂离子二次电池用负极及锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种大气中保存稳定性优异的锂粉、锂离子二次电池用负极及锂离子二次电池。一种锂粉，具备由金属锂构成的核、包覆上述核的表面的包覆层，上述包覆层含有碳酸锂，在上述碳酸锂的表面的至少一部分存在氧化锂。

【技术实现步骤摘要】
锂粉、锂离子二次电池用负极及锂离子二次电池
本专利技术涉及锂粉、使用其的锂离子二次电池用负极、以及使用了该锂离子二次电池用负极的锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池被用作便携电子设备、电动工具、无人机、XEV、固定电源(Stationarypowersupply)等各种各样的产品的电源。而且，伴随着产品的小型化、高功能化，对作为这些的电源的锂离子二次电池期待着进一步的高能量密度化。现阶段，作为锂离子二次电池的负极活性物质，较多使用石墨等的碳材料，但是为了高能量密度化，近年来，大量探讨比石墨的放电容量大的Si、SiOx、Sn等的合金系负极活性物质。但是，石墨、Si、SiOx、Sn等中存在不可逆容量。这是充电时插入到负极活性物质中的锂离子被负极活性物质捕捉，放电时不从负极活性物质脱离的现象。为了降低该不可逆容量，有在石墨中提高石墨化度等的方法。另外，作为其它方法，有预先使锂和负极接触从而使成为不可逆容量的原因的化学物质种类与锂进行电化学反应，减少不可逆容量的方法。并且，作为其中使用的锂的形态，有箔和粉。对于箔，存在难以制造薄的锂箔，而且薄的锂箔的机械强度弱因而容易切断，在制造工序中难以使用的缺点。相对于此，锂粉具有容易与负极均匀地反应的优点。然而，锂粉与锂箔相比比表面积大，因此存在与使用环境中的水分、氮、二氧化碳等反应，难以处理的问题。专利文献1中，公开了含有选自碳酸锂、氧化锂及氢氧化锂的锂化合物的含有氧和烃的表面包覆锂粉。记载了通过该结构，从而相比较而言是与大气中的成分不反应的，而且能够在这样的周围的大气中不产生起火的危险或者不损失活性的方式从一个容器移动到其它容器中。专利文献2中，公开了在锂粉表面进行蜡和无机涂层，且无机涂层为选自碳酸锂、LiF、Li3PO4、SiO2、Li4SiO4、LiAlO2、Li2TiO3和LiNbO3的锂粉。专利文献3中公开了一种提供稳定的锂粉的方法，其中包括(a)为了得到熔融了的金属锂，将锂粉加热至高于其熔点的步骤、(b)将上述熔融后的锂金属分散的步骤、和(c)为了在上述锂粉上得到磷酸锂的实质上连续的保护层，将上述分散后的溶融锂金属接触含有磷酸的化合物的步骤。现有技术文献专利文献1：日本特表平8-505440号公报专利文献2：日本特表2010-507197号公报专利文献3：日本特表2010-535936号公报然而，在专利文献1～3中所记载的技术中，锂粉在大气中的保存稳定性不充分。
技术实现思路
在此，本专利技术是为了解决上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种在大气中的保存稳定性优异的锂粉、使用其的锂离子二次电池用负极、以及使用了该负极的锂离子二次电池。为了解决上述技术问题，本专利技术所涉及的锂粉具备由金属锂构成的核；和包覆所述核的表面的至少一部分的包覆层，所述包覆层含有碳酸锂，在所述碳酸锂的表面的至少一部分存在有氧化锂。包覆所述核的表面的至少一部分是指包覆所述核的表面的50％以上，优选为80％以上。通过本专利技术所述的构成，上述锂粉在大气中具有优异的保存稳定性。现有的锂粉在核的金属锂的表面存在有包含碳酸锂的覆膜，相对于此，本申请的锂粉中，在锂的表面上，在碳酸锂的表面的至少一部分存在有氧化锂。本申请的锂粉具有优异的保存稳定性的作用效果未必明确，但是认为氧化锂如下式(1)所示与水分进行反应，成为氢氧化锂。这样与水分进行反应，具有抑制水分透过到核的锂的效果。认为通过这样的机理，提高大气中的保存稳定性。Li2O+H2O→2LiOH(1)进一步优选上述包覆层由存在于核上的至少一部分的第一包覆层、和存在于第一包覆层上的第二包覆层构成，上述第一包覆层含有碳化锂，上述第二包覆层含有上述碳酸锂。通过上述的构成，该锂粉在大气中具有优异的保存稳定性。该作用效果未必明确，但是认为碳化锂如下式(2)所示与水分进行反应，成为氢氧化锂。这样与水分进行反应，具有抑制水分透过到核的锂的效果。认为通过这样的机理，提高大气中的保存稳定性。Li2C2+2H2O→2LiOH+C2H2(2)进一步优选锂粉中，上述第二包覆层含有氢氧化锂。进一步优选氢氧化锂在锂粉整体中占有的含有率为0.01质量％～1质量％。进一步优选锂金属在上述锂粉中占有的含有率为80～98质量％。通过上述构成，该锂粉通过使该锂粉和负极接触而使得成为不可逆容量的原因的化学物质种类与锂进行电化学反应，从而容易得到降低不可逆容量的效果。进一步优选锂粉中，上述第二包覆层的厚度为59nm～2060nm。通过所述构成，在覆膜的厚度为上述范围的情况下，该覆膜阻挡大气中的水分、二氧化碳、氮等，从而抑制核中的锂和这些的反应，能够得到在大气中更优异的保存稳定性。进一步优选锂粉中，上述第一包覆层的厚度为1nm～10nm。通过所述构成，在覆膜的厚度为上述范围的情况下，该覆膜阻挡大气中的水分、二氧化碳、氮等，从而抑制核中的锂和这些的反应，能够得到在大气中更优异的保存稳定性。进一步优选锂粉中，上述氧化锂为颗粒，上述颗粒的粒径为1nm～2000nm。通过所述构成，在粒径为上述范围的情况下，该颗粒阻挡大气中的水分、二氧化碳、氮等，从而抑制核中的锂和这些的反应，能够得到在大气中更优异的保存稳定性。优选锂粉中，上述氧化锂为层状，上述层的厚度为1nm～2000nm。通过所述构成，在覆膜的厚度为上述范围的情况下，该覆膜阻挡大气中的水分、二氧化碳、氮等，从而抑制核中的锂和这些的反应，能够得到在大气中更优异的保存稳定性。可得到使用所述锂粉并掺杂锂离子而成的锂离子二次电池用负极。可以得到具备上述锂离子二次电池用负极、电解质以及正极的锂离子二次电池。通过本专利技术，可以得到在大气中保存稳定性优异的锂粉、使用其的锂离子二次电池用负极、以及使用其的锂离子二次电池。附图说明图1是表示本实施方式以及比较例1所涉及的锂离子二次电池的示意截面图。图2是表示本实施方式以及比较例1所涉及的锂粉的制造方法的流程图。符号的说明10……正极；12……正极集电体；14……正极活性物质层；18……隔离物；20……负极；22……负极集电体；24……负极活性物质层；30……层叠体；50……外装体；62……正极端子；60……负极端子；100……锂离子二次电池。具体实施方式以下，参照附图针对本专利技术的优选的实施方式进行详细的说明。另外，附图的尺寸比率不限定于图示的比率。以下，参照图1具体地说明电极为用于锂离子二次电池的电极的情况。图1是表示本实施方式以及比较例所涉及的锂离子二次电池100的示意截面图。(锂离子二次电池)锂离子二次电池100主要由层叠体30和电解质构成，具备以密闭的状态收纳层叠体30的壳体50、以及连接于层叠体30的一对端子60、62。层叠体30中一对正极10、负极20夹着隔离物18而相对配置。正极10中，板状(箔状)的正极集电体12上设置有正极合剂层14。负极20中，板状(箔状)的负极集电体22上设置有负极合剂层24。正极合剂层14以及负极合剂层24分别接触于隔离物18的两侧。在正极集电体12以及负极集电体22的端部分别连接有端子60、62，端子60、62的端部延伸至壳体50的外部。以下，将正极10以及负极20总称为电极，将正极集电体12以及负极集电体22总称为集电体，将正极合剂层14和负极合剂层24总称为合剂层。首先本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂粉，其特征在于，具备：由金属锂构成的核；和包覆所述核的表面的至少一部分的包覆层，所述包覆层含有碳酸锂，在所述碳酸锂的表面的至少一部分存在有氧化锂。

【技术特征摘要】
2017.03.31 JP 2017-069978;2018.02.01 JP 2018-016161.一种锂粉，其特征在于，具备：由金属锂构成的核；和包覆所述核的表面的至少一部分的包覆层，所述包覆层含有碳酸锂，在所述碳酸锂的表面的至少一部分存在有氧化锂。2.如权利要求1所述的锂粉，其特征在于，所述包覆层由存在于所述核上的至少一部分的第一包覆层、和存在于所述第一包覆层的表面的第二包覆层构成，所述第一包覆层含有碳化锂，所述第二包覆层含有碳酸锂。3.如权利要求2所述的锂粉，其特征在于，所述第二包覆层含有氢氧化锂。4.如权利要求1～3中任一项所述的锂粉，...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木长，山本裕司，久保田尚树，平林幸子，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP