非水电解质二次电池用负极和非水电解质二次电池制造技术

负极具备：负极集电体、和形成于该集电体上的负极复合材料层，负极复合材料层具有碳材料和含Si的化合物作为负极活性物质。负极复合材料层由形成于负极集电体上的下层(第1层)、和形成于下层上的上层(第2层)构成。下层具有碳材料、含Si的化合物、和包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料。上层具有碳材料、和第2粘结材料。而且，相对于负极复合材料层的质量，以50质量％以上且低于90质量％的质量形成下层，以超过10质量％且为50质量％以下的质量形成上层。

Negative and non-aqueous electrolyte secondary batteries for non-aqueous electrolyte secondary batteries

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质二次电池用负极和非水电解质二次电池
本公开涉及非水电解质二次电池用负极和非水电解质二次电池。
技术介绍
已知用SiOx表示的硅氧化物等含Si的化合物与石墨等碳系活性物质相比，每单位体积能吸储更多锂离子。例如专利文献1中公开了一种非水电解质二次电池，其包含硅氧化物作为负极活性物质，负极复合材料层的粘结材料使用聚丙烯酸。需要说明的是，含Si的化合物与石墨相比，随着充放电的体积变化大，因此，为了边实现电池的高容量化、边良好地维持循环特性，还提出了组合使用石墨与含Si的化合物。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-348730号公报
技术实现思路
对于使用含Si的化合物作为负极活性物质的负极而言，如上所述随着充放电的体积变化大而充放电循环中的容量劣化成为问题。认为这是由于随着充放电的含Si的化合物的大的体积变化而活性物质颗粒彼此的接触的程度变弱或接触状态丧失，从负极复合材料层中的导电通路孤立的活性物质颗粒增加，从而容量劣化进行。为了抑制含Si的化合物的孤立化，考虑了增加粘结材料的量，但上述情况下，随着粘结材料的增量，负极的输入特性降低。本公开的目的在于，提供：使用包含含Si的化合物的高容量的负极、能实现边维持良好的循环特性、边具有优异的输入特性的非水电解质二次电池的负极。作为本公开的一方式的非水电解质二次电池用负极具备：集电体、和形成于前述集电体上的复合材料层，前述复合材料层具有碳材料和含Si的化合物作为活性物质，其中，前述复合材料层由第1层和第2层构成，所述第1层具有前述碳材料、前述含Si的化合物、和包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料，且形成于前述集电体上，所述第2层具有前述碳材料、和第2粘结材料，且形成于前述第1层上。相对于前述复合材料层的质量，以50质量％以上且低于90质量％的质量形成前述第1层，以超过10质量％且50质量％以下的质量形成前述第2层。作为本公开的一方式的非水电解质二次电池的特征在于，具备：上述非水电解质二次电池用负极；正极；和，非水电解质。根据作为本公开的一方式的非水电解质二次电池用负极，可以提供边维持良好的循环特性、边具有优异的输入特性的高容量的非水电解质二次电池。另外，作为本公开的一方式的非水电解质二次电池中，高温保存时的气体产生被抑制。附图说明图1为作为实施方式的一例的非水电解质二次电池的立体图。图2为作为实施方式的一例的负极的剖视图。具体实施方式使用包含含Si的化合物的负极的高容量的非水电解质二次电池中，边维持良好的循环特性、边实现优异的输入特性是重要的课题。本专利技术人等着眼于上述课题而进行了深入研究，结果，使用具备由第1层和第2层构成的负极复合材料层的负极，所述第1层具有碳材料、含Si的化合物、和包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料，所述第2层具有碳材料、和第2粘结材料，从而可以抑制由于含Si的化合物的电极体的膨胀收缩而导致的容量劣化，成功地得到了具有优异的输入特性的非水电解质二次电池。如上述，第1层形成于负极集电体上，且相对于复合材料层的质量，以50质量％以上且低于90质量％的质量形成，第2层形成于第1层上，且以超过10质量％且为50质量％以下的质量形成。认为，具有含Si的化合物的第1层中使用聚丙烯酸或其盐，从而可以抑制由于含Si的化合物的大的体积变化而可能产生的活性物质颗粒的孤立化，可以维持电池的良好的循环特性。另外，第2层适合的是，实质上不含含Si的化合物。在第1层上设置第2层，所述第2层实质上不含含Si的化合物、且具有碳材料和第2粘结材料，从而可以改善输入特性。进而，高温充电保存时的气体产生也被抑制。需要说明的是，聚丙烯酸或其盐用于第1层时，体现上述效果，但从改善功率特性的观点出发，优选第2层中实质上不含聚丙烯酸或其盐。需要说明的是，本说明书中，“数值(1)～数值(2)”的记载是指，数值(1)以上且数值(2)以下。以下，对本公开的非水电解质二次电池的实施方式的一例详细地进行说明。作为实施方式示例的非水电解质二次电池10是具备方形的金属制壳体的方形电池，但本公开的非水电解质二次电池不限定于此。本公开的非水电解质二次电池例如可以为具备圆筒形的金属制壳体的圆筒形电池、具备由铝层压片等形成的外饰体的层压电池等。另外，作为构成非水电解质二次电池的电极体，示例将多个正极和多个负极隔着分隔件交替层叠而成的层叠型的电极体11，但电极体不限定于此。电极体可以为将正极和负极隔着分隔件卷绕而成的卷绕型的电极体。图1为示出作为实施方式的一例的非水电解质二次电池10的立体图。非水电解质二次电池10在电池壳体14内具备：具有层叠结构的电极体11、和非水电解质(未作图示)。电极体11具有正极、负极20和分隔件，其是将正极和负极20隔着分隔件交替地层叠而成的。详细如后述，负极20具备复合材料层，所述复合材料层包含碳材料和含Si的化合物作为活性物质。非水电解质包含：非水溶剂、和溶解于非水溶剂的电解质盐。非水电解质不限定于液体电解质(非水电解液)，也可以为使用了凝胶状聚合物等的固体电解质。非水溶剂例如可以使用碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸甲酯(MP)等酯类、醚类、腈类、酰胺类、和它们的2种以上的混合溶剂等。非水溶剂可以含有用氟等卤素原子取代了这些溶剂的氢的至少一部分而得到的卤素取代体。电解质盐例如可以使用LiBF4、LiPF6等锂盐。电池壳体14由大致箱形状的壳体主体15、和封闭壳体主体15的开口部的封口体16构成。壳体主体15和封口体16例如由以铝为主成分的金属材料构成。电池壳体14中可以应用以往公知的结构。封口体16上设有与各正极电连接的正极端子12、和与各负极电连接的负极端子13。正极集电体的表面露出的正极引线部直接、或借助其他导电构件连接于正极端子12。负极集电体30的表面露出的负极引线部直接、或借助其他导电构件连接于负极端子13。在封口体16的横向两侧分别形成有未作图示的贯通孔，正极端子12和负极端子13、或连接于各端子的导电构件从该各贯通孔被嵌入电池壳体14内。正极端子12和负极端子13例如借助设置于贯通孔的绝缘构件17分别固定于封口体16。需要说明的是，一般封口体16上设有气体排出机构(未作图示)。以下，对电极体11的各构成要素(正极、负极20、分隔件)，特别是对负极20进行详细说明。[正极]正极具备：正极集电体、和形成于该集电体上的正极复合材料层。正极集电体可以使用铝等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、表层配置有该金属的薄膜等。正极复合材料层由正极活性物质、导电材料和粘结材料构成。正极复合材料层一般形成于正极集电体的两面。正极例如可以如下制作：在正极集电体上涂布包含正极活性物质、导电材料、和粘结材料等的正极复合材料浆料，使涂膜干燥后，压延，在集电体的两面形成正极复合材料层，从而可以制作。正极活性物质优选使用含锂的过渡金属氧化物。构成含锂的过渡金属氧化物的金属元素例如为选自镁(Mg)、铝(Al)、钙(Ca)、钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、钇(Y)、锆(Zr)、锡(Sn)、锑(Sb)、钨(W)、铅(P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池用负极，其具备：集电体、和形成于所述集电体上的复合材料层，所述复合材料层具有碳材料和含Si的化合物作为活性物质，其中，所述复合材料层由第1层和第2层构成，所述第1层具有所述碳材料、所述含Si的化合物、和包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料，且形成于所述集电体上，所述第2层具有所述碳材料、和第2粘结材料，且形成于所述第1层上，相对于所述复合材料层的质量，以50质量％以上且低于90质量％的质量形成所述第1层，以超过10质量％且为50质量％以下的质量形成所述第2层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.31 JP 2017-0698331.一种非水电解质二次电池用负极，其具备：集电体、和形成于所述集电体上的复合材料层，所述复合材料层具有碳材料和含Si的化合物作为活性物质，其中，所述复合材料层由第1层和第2层构成，所述第1层具有所述碳材料、所述含Si的化合物、和包含聚丙烯酸或其盐的第1粘结材料，且形成于所述集电体上，所述第2层具有所述碳材料、和第2粘结材料，且形成于所述第1层上，相对于所述复合材料层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤大介，松尾雄太，石川香织，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP