二次电池用负极活性物质、以及二次电池制造技术

本发明专利技术的目的在于，在使用含有Si的Si系活性物质的二次电池中，提高循环特性。作为实施方式的一例的二次电池用负极活性物质(Si系活性物质)包含在氧化硅相或硅酸盐相中分散了Si粒子的核粒子、和附着于核粒子的表面的碳材料。将拉曼光谱的D带的峰强度相对于G带的峰强度之比设为D/G比时，碳材料包含具有0.8～2的D/G比的第1碳材料、和具有0.01～0.5的D/G比的第2碳材料。碳材料的D/G比为0.2～0.9。碳材料的D/G比为0.2～0.9。碳材料的D/G比为0.2～0.9。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池用负极活性物质、以及二次电池


[0001]本专利技术涉及二次电池用负极活性物质、以及使用该活性物质的二次电池。

技术介绍

[0002]已知含有Si的Si系活性物质与石墨等碳系活性物质相比每单位体积能够吸藏更多锂离子。因此，通过在负极活性物质中使用Si系活性物质，能够实现电池的高容量化。另一方面，Si系活性物质伴随充放电的体积变化大，因此若反复充放电则负极合剂层的结构塌陷而活性物质粒子彼此的接触变弱，活性物质粒子之间的电子电导率容易降低。并且，招致负极容量的降低。
[0003]鉴于上述状况，提出了在Si系活性物质的粒子表面形成碳覆膜等导电层，来提高粒子表面的电子电导率。例如，专利文献1中，公开了一种由能够形成锂合金的Si等金属的粒子核、和被覆粒子核的表面的碳层构成的负极活性物质。另外，专利文献2中，公开了一种Si等金属粒子埋设于多相的碳中的负极活性物质。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2000
‑
215887号公报
[0007]专利文献2：日本特开2000
‑
272911号公报

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的问题
[0009]但是，包括专利文献1、2的技术的现有技术中，对于电池的循环特性尚有改良的余地。本专利技术的目的在于，在使用Si系活性物质的高容量的二次电池中，提高循环特性。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]本专利技术涉及的二次电池用负极活性物质是包含在氧化硅相或硅酸盐相中分散了Si粒子的核粒子、和附着于上述核粒子的表面的碳材料的二次电池用负极活性物质，将拉曼光谱的D带的峰强度相对于G带的峰强度之比设为D/G比时，上述碳材料包含具有0.8～2的D/G比的第1碳材料、和具有0.01～0.5的D/G比的第2碳材料，上述碳材料的D/G比为0.2～0.9。
[0012]本专利技术涉及的二次电池具备正极、包含上述负极活性物质的负极、和电解质。
[0013]专利技术效果
[0014]根据本专利技术涉及的负极活性物质，能够提高二次电池的循环特性。使用本专利技术涉及的负极活性物质的二次电池例如容量高且循环特性优异。
附图说明
[0015]图1是作为实施方式的一例的非水电解质二次电池的截面图。
[0016]图2是作为实施方式的一例的负极活性物质的截面图。
具体实施方式
[0017]如上所述，含有Si的Si系活性物质与碳系活性物质相比每单位体积能够吸藏更多锂离子，有助于电池的高容量化，但伴随充放电的体积变化大，因此存在由于使用Si系活性物质而电池的循环特性降低的课题。本专利技术人等为了解决上述课题而深入研究的结果发现，通过使用在含有Si的核粒子的表面附着有两种碳材料且拉曼散射峰的D/G比(拉曼光谱的D带的峰强度相对于G带的峰强度之比)调整到0.2～0.9的负极活性物质，循环特性卓越地改善。
[0018]一般来说，拉曼光谱的D/G比为0.8～2的第1碳材料包含大量金刚石结构。另一方面，拉曼光谱的D/G比为0.01～0.5的第2碳材料包含大量石墨结构，电子电导率(导电性)优异。认为第1碳材料在提高核粒子表面的导电性的同时，还作为使第2碳材料附着于核粒子的表面的粘结剂发挥功能。
[0019]在含有Si的核粒子的表面附着了上述两种碳材料的本专利技术涉及的负极活性物质与现有的Si系活性物质相比，导电性高，伴随充放电的体积变化小。因此认为，通过使用本专利技术涉及的负极活性物质，抑制了负极合剂层的结构破坏，良好地维持了负极活性物质的粒子之间的导电路径，结果循环特性提高。
[0020]以下，对本专利技术涉及的二次电池的实施方式的一例进行详细说明。以下，例示出卷绕型的电极体14容纳于有底圆筒形状的外装罐16中的圆筒形电池，但外包装体不限于圆筒形的外装罐，可以是例如方形的外装罐，也可以是由包含金属层和树脂层的层压片构成的外包装体。另外，也可以是电极体成形为扁平状的卷绕型的电极体，还可以是多个正极与多个负极隔着间隔件交替层叠而成的层叠型的电极体。
[0021]图1是作为实施方式的一例的二次电池10的截面图。如图1例示，二次电池10具备卷绕型的电极体14、电解质、和容纳电极体14及电解质的外装罐16。电极体14具有正极11、负极12和间隔件13，具有正极11与负极12隔着间隔件13卷绕成涡旋状的卷绕结构。外装罐16是轴向的一侧开口的有底圆筒形状的金属制容器，外装罐16的开口被封口体17堵住。以下，为了方便说明，以二次电池10的封口体17侧为上，以外装罐16的底部侧为下。
[0022]电解质是例如包含非水溶剂和溶于非水溶剂的电解质盐的非水电解质。非水溶剂中，可以使用酯类、醚类、腈类、酰胺类、以及它们的2种以上的混合溶剂等。非水溶剂可以含有这些溶剂的氢的至少一部分被氟等卤原子取代的氟代碳酸亚乙酯等卤取代物。电解质盐中，使用例如LiPF6等锂盐。非水电解质中，可以添加1～5质量％的碳酸亚乙烯酯(VC)。需要说明的是，电解质不限于液体的非水电解质，可以是固体电解质，也可以是水系电解质。
[0023]构成电极体14的正极11、负极12和间隔件13均为带状的长条体，通过卷绕成涡旋状而沿电极体14的径向交替地层叠。另外，电极体14具有通过焊接等连接于正极11的正极引线20、和通过焊接等连接于负极12的负极引线21。为了防止锂的析出，负极12以比正极11大一圈的尺寸形成。两片间隔件13以至少比正极11大一圈的尺寸形成，例如按照夹持正极11的方式配置。
[0024]在电极体14的上下，分别配置绝缘板18、19。图1所示的例子中，连接于正极11的正极引线20穿过绝缘板18的贯通孔向封口体17侧延伸，连接于负极12的负极引线21穿过绝缘板19的外侧向外装罐16的底部侧延伸。正极引线20通过焊接等连接于封口体17的内部端子板23的下表面，与内部端子板23电连接的封口体17的顶板即帽27成为正极端子。负极引线
21通过焊接等连接于外装罐16的底部内表面，外装罐16成为负极端子。
[0025]在外装罐16与封口体17之间设有密封垫28，来确保电池内部的密闭性。在外装罐16上，形成有侧面部的一部分向内侧膨出的支承封口体17的沟槽部22。沟槽部22优选沿着外装罐16的周向以环状形成，在其上表面支承封口体17。封口体17凭借沟槽部22、和对封口体17铆接的外装罐16的开口端部，固定于外装罐16的上部。
[0026]封口体17具有从电极体14侧开始依次层叠有内部端子板23、下阀体24、绝缘部件25、上阀体26和帽27的结构。构成封口体17的各部件具有例如圆板形状或环形状，除了绝缘部件25以外的各部件相互电连接。下阀体24与上阀体26在各自的中央部连接，在各自的周边部之间夹隔有绝缘部件25。若因异常发热而电池的内压上升，则按照下阀体24将上阀体26向帽27侧挤压的方式变形而断裂，由此下阀体24与上阀体26之间的电流路径被阻断。若内压进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池用负极活性物质，其包含在氧化硅相或硅酸盐相中分散了Si粒子的核粒子、和附着于所述核粒子的表面的碳材料，将拉曼光谱的D带的峰强度相对于G带的峰强度之比设为D/G比时，所述碳材料包含具有0.8～2的D/G比的第1碳材料、和具有0.01～0.5的D/G比的第2碳材料，所述碳材料的D/G比为0.2～0.9。2.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述第1碳材料相对于所述二次电池用负极活性物质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：小泉公，岩见安展，森川敬元，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：