非水电解液二次电池用负极及其制造方法技术

本发明专利技术的非水电解液二次电池用负极（１）的特征在于，在一对集电用表面层（４）之间包含活性物质层（５）和金属锂层（３）。负极（１）包括两个负极前体（２），每个负极前体均包含集电用表面层（４）和设置在该集电用表面层（４）的一个表面上的活性物质层（５），在两个负极前体（２）之间夹持金属锂层（３）以使得各个负极前体（２）的活性物质层（５）彼此相面对且集电用表面层４朝外。在活性物质层（５）中，锂化合物形成能力低的金属材料渗透到活性物质层（５）的厚度方向的整个区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解液二次电池用负极及其制造方法
本专利技术涉及用于锂离子二次电池等非水电解液二次电池的负极。另外，本专利技术还涉及该负极的制造方法。
技术介绍
已经提出了通过在非水电解液二次电池的负极上贴附金属锂而提高电池的耐过放电特性的技术方案。例如，提出了下列的技术方案：在正极使用过渡金属的含锂复合氧化物，负极使用碳素材料、且将正极板、负极板与隔膜一起卷绕成螺旋状的非水电解液二次电池中，在相当于负极板的最外周的部分、且不面向正极板的部分上贴附金属锂(参阅特开平5-1444712号公报、特开平5-144473号公报、特开平7-94211号公报)。但是，在上述负极中，由于活性物质在与非水电解液接触的面即最表面暴露出来，因而容易由于锂离子的嵌入和脱嵌所引起的活性物质的膨胀收缩而导致该活性物质的脱落。结果，电池的循环寿命容易降低。另外，由于金属锂也暴露在最表面，有可能在某些情况下会产生锂的枝晶，其从负极上脱落，或者贯穿隔膜而与正极接触，从而引起内部短路或起火。而在非水电解液二次电池中，常常会在其制造过程中混入微量的水分。在电池内，水分与非水电解液反应，并使其分解。于是，提出了使非水电解液二次电池中所包含的水分减少，并使充放电循环特性提高的技术方案(参阅特开2001-223030号公报)。但是，为了将水分减少至所应满足的水平，会花费过多的工夫和时间，是不经济的。除水分之外，在集电体和活性物质中不可避免地包含微量的氧。氧在充放电时与锂形成化合物。由于Li-O的键合力比较强，因此由于该化合物的形成导致能够可逆使用的锂的量减少。即，不可逆容量变大了。-->
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种能够克服上述现有技术的各种缺点的非水电解液二次电池用负极。本专利技术通过提供一种非水电解液二次电池用负极而实现了上述目的，该非水电解液二次电池用负极的特征在于：包含一对集电用表面层以及位于该一对集电用表面层之间的活性物质层和金属锂层。另外，本专利技术还提供了非水电解液二次电池用负极的制造方法作为上述负极的优选的制造方法，其特征在于：在载体箔上通过电镀形成集电用表面层，在该集电用表面层上形成活性物质层，从而在上述载体箔上形成依次具有了该集电用表面层和该活性物质层的负极前体，以各个负极前体的所述活性物质层彼此相面对的方式在两个负极前体之间夹入金属锂箔，并使该金属锂箔与两个负极前体通过贴合而成为一个整体，然后，将所述载体箔与各个负极前体剥离并分离。另外，本专利技术还提供了一种非水电解液二次电池用负极，其特征在于：该负极包含由锂化合物形成能力低的金属材料制成的一对集电用表面层和在该一对集电用表面层之间的活性物质层，在至少一个所述集电用表面层中形成大量的微细孔隙，该微细孔隙在所述集电用表面层的表面上被开孔形成的同时向其厚度方向延伸、且能够渗透非水电解液，所述活性物质层包含嵌入了锂的锂化合物形成能力高的活性物质的粒子，并且在该活性物质层中锂化合物形成能力低的金属材料渗透到该活性物质层的厚度方向的整个区域，并且不含有作为芯材的导电性金属箔层。另外，本专利技术还提供了非水电解液二次电池用负极的制造方法，作为上述负极的优选的制造方法，其特征在于：在载体箔上通过电镀形成集电用表面层，-->在该集电用表面层上涂布包含活性物质粒子的导电性浆料而形成活性物质层，从而在上述载体箔上形成依次具有了该集电用表面层和该活性物质层的负极前体，以各个负极前体的所述活性物质层彼此相面对的方式在两个负极前体之间夹入金属锂箔，并使该金属锂箔与两个负极前体通过贴合而成为一个整体，加热至足以引起锂热扩散的温度，使得锂从所述金属锂箔扩散到所述活性物质层中，然后，将所述载体箔从各个负极前体剥离并分离。附图说明图1为本专利技术的负极的一个实施方式的结构的示意图。图2(a)～图2(h)为制造图1所示的负极的方法的工序图。图3为本专利技术的负极的第2个实施方式的结构的示意图。图4为本专利技术的负极的第3个实施方式的结构的示意图。图5为本专利技术的负极的第4个实施方式的结构的示意图。图6为本专利技术的负极的第5个实施方式的结构的示意图。图7为使用了由实施例5和6得到的负极的电池的充放电特性的曲线图。图8为使用了由比较例3和4得到的负极的电池的充放电特性的曲线图。图9(a)和(b)为使用了由实施例7和比较例5得到的负极的电池的充放电特性的曲线图。具体实施方式下面，基于优选的实施方式并参照附图对本专利技术进行说明。在图1中，示意地显示了本专利技术的负极的一个实施方式的结构。本实施方式的负极1包括两个负极前体2和金属锂层3作为其基本的构成部件。金属锂层3被-->夹持在负极前体2之间。负极前体2包括集电用表面层4、和设置在该集电用表面层4的一个表面上的5活性物质层5。如图1所示，金属锂层3以各个负极前体2的活性物质层5彼此相面对且集电用表面层4朝外的方式夹持在两个负极前体2之间。另外，正如从图1可知的那样，负极1不含有现有的负极所使用的被称为集电体的集电用厚膜导电体(例如厚度为8～35μm左右的金属箔或延展金属)。集电用表面层4承担集电功能。另外，集电用表面层4还用于防止活性物质层5中所包含的活性物质由于嵌入脱嵌锂离子所导致的活性物质的膨胀收缩而发生脱落。集电用表面层4优选由能够成为非水电解液二次电池的集电体的金属构成。特别优选由能够成为锂二次电池的集电体的金属构成。作为这样的金属，可以列举出例如锂化合物形成能力低的金属材料。具体来说，可以列举出铜、镍、铁、钴或者这些金属的合金等。这些金属中，特别优选使用铜和镍或者它们的合金。从提高负极1的强度的观点出发，优选使用镍。两个集电用表面层4的构成材料可以相同，也可以使用不同。“锂化合物形成能力低”是指不能与锂形成金属间化合物或者固溶体，或者即使能够形成的话锂也是微量的或极不稳定。各个集电用表面层4与现有的电极中所使用的集电用的厚膜导电体相比厚度更薄。具体来说，优选为0.3～10μm左右，特别优选1～5μm左右的薄层。这样，能够以必要的最小限度的厚度几乎完全且连续地覆盖活性物质层5。结果，能够防止由于充放电而微粉化的活性物质的脱落。上述范围的薄的集电用表面层4优选是如后述那样通过电镀形成的。另外，两个集电用表面层4的厚度可以是相同的，也可以是不同的。各个集电用表面层4具有在其表面上开孔且通往活性物质层5的大量的微细孔隙6。微细孔隙6按照向集电用表面层4的厚度方向延伸的方式存在于该集电用表面层4中。通过形成微细孔隙6，非水电解液能够充分地渗透到活性物质5中，充分地引起与活性物质的反应。在对集电用表面层4进行剖面观察时，微细空隙6是宽度为约0.1μm～约10μm左右的-->微细程度。虽然是微细的，但是微细孔隙6具有能够渗透非水电解液的程度的宽度。尤其是因为非水电解液比水系电解液的表面张力小，因而即使微细孔隙6的宽度很小，也能够充分地渗透。微细孔隙6优选在通过电镀形成集电用表面层4的同时形成。另外，在本实施方式中，虽然在各个集电用表面层4中形成了微细孔隙6，但是如果在至少1个集电用表面层4中形成微细孔隙6的话，也能够达到所希望的效果。当使用电子显微镜对集电用表面层4的表面进行俯视时，微细孔隙6的平均开孔面积为0.1～50μm2，优选为0.1～20μm2，更优选为0.5～10μm2左右。通过设定成本文档来自技高网...

【技术保护点】
非水电解液二次电池用负极，其特征在于：包含一对集电用表面层以及位于该一对集电用表面层之间的活性物质层和金属锂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-5-12 141981/2004;JP 2005-3-4 061280/20051.非水电解液二次电池用负极，其特征在于：包含一对集电用表面层以及位于该一对集电用表面层之间的活性物质层和金属锂层。2.根据权利要求1的非水电解液二次电池用负极，其特征在于：该负极包括两个负极前体，每个负极前体均包含所述集电用表面层和设置在该集电用表面层的一个表面上的所述活性物质层，在所述两个负极前体之间夹持所述金属锂层以使得各个负极前体中的所述活性物质层彼此相面对且所述集电用表面层朝外。3.根据权利要求1的非水电解液二次电池用负极，其特征在于：在至少一个所述集电用表面层中形成大量的微细孔隙，该微细孔隙在所述集电用表面层的表面上被开孔形成的同时向其厚度方向延伸且能够渗透非水电解液。4.根据权利要求3的非水电解液二次电池用负极，其特征在于：所述微细孔隙的平均开孔面积为0.1～50μm2，且开孔率为0.1～20％。5.根据权利要求1的非水电解液二次电池用负极，其特征在于：在所述活性物质层中，锂化合物形成能力低的金属材料渗透到该活性物质层的厚度方向的整个区域，整个负极作为整体具有集电功能。6.根据权利要求1的非水电解液二次电池用负极，其特征在于：所述活性物质层是通过涂布包含锂化合物形成能力高的活性物质粒子的导电性浆料而制成的。7.根据权利要求1的非水电解液二次电池用负极，其特征在于：所述活性物质层是由通过薄膜形成方法形成的锂化合物形成能力高的活性物质的薄层构成。8.根据权利要求1的非水电解液二次电池用负极，其特征在于：所-->述集电用表面层是通过电镀形成的。9.根据权利要求1的非水电解液二次电池用负极，其特征在于：所述集电用表面层是由锂化合物形成能力低的金属材料制成的。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：本田仁彦，坂口善树，安田清隆，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]