非水电解质二次电池用负极及具备该负极的非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种非水电解质二次电池用负极及具备该负极的非水电解质二次电池，其可通过提高骨架形成剂向由多孔质金属体构成的集电体内部的渗透性而抑制电极的结构劣化，且提高循环耐久性。一种非水电解质二次电池用负极，其具备：集电体，由多孔质金属体构成；第一负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有由硅系材料构成的负极活性物质、导电助剂及粘合剂；及第二负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有骨架形成剂，该骨架形成剂包含具有硅氧烷键的硅酸盐；且所述非水电解质二次电池用负极具有：一对第一区域，形成于所述集电体的厚度方向的两外侧且配置所述第一负极材料及所述第二负极材料；及第二区域，形成于所述集电体的厚度方向的中央且配置所述第二负极材料而不配置所述第一负极材料。述第二负极材料而不配置所述第一负极材料。述第二负极材料而不配置所述第一负极材料。

【技术实现步骤摘要】
非水电解质二次电池用负极及具备该负极的非水电解质二次电池


[0001]本专利技术涉及一种非水电解质二次电池用负极及具备该负极的非水电解质二次电池。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子二次电池等非水电解质二次电池不仅小型、轻量，而且能获得高功率，因此在汽车等中的使用正在增多。非水电解质二次电池是电解质使用不以水为主成分的电解质的电池系统且是能充放电的蓄电器件的总称。例如已知有锂离子电池、锂聚合物电池、全固态锂电池、锂空气电池、锂硫电池、钠离子电池、钾离子电池、多价离子电池、氟化物电池、钠硫电池等。该非水电解质二次电池主要由正极、负极、电解质构成。而且，在电解质具有流动性时在正极与负极之间进一步插入隔膜而构成。
[0003]例如，出于提高电池寿命的目的，公开了如下技术：使包含具有硅氧烷键的硅酸盐的骨架形成剂至少存在于活性物质的表面，且让骨架形成剂从表面向内部渗透(例如，参照专利文献1)。根据该技术，能对活性物质形成坚固的骨架，因此认为能提高电池寿命。另外，也公开了将上述骨架形成剂应用于含有硅(Si)系活性物质的负极的技术(例如，参照专利文献2)。
[0004][现有技术文献][0005][专利文献][0006][专利文献1]日本专利第6369818号公报
[0007][专利文献2]日本专利第6149147号公报

技术实现思路

[0008][专利技术所要解决的问题][0009]另外，对于上述非水电解质二次电池，要求提高能量密度。为了提高能量密度，认为有效的是增大负极的膜厚或使负极活性物质量高密度化。然而，现有技术在负极的制作上对于负极的厚度存在极限。具体而言，复合剂层能向现有的集电箔涂布的膜厚的实用厚度小于100μm。如果膜厚为100μm以上，会产生涂布不均、龟裂、剥离等问题，而难以高精度地制作负极。
[0010]另外，因为粘合剂的粘合力与负极活性物质的膨胀收缩的平衡，所以就耐久性的观点而言，每单位面积的负极活性物质量存在极限。具体而言，每单位面积的负极的活性物质容量的极限为4mAh/cm2(膜厚为50μm)左右，如果再多则无法保证充分的循环性。另一方面，如果活性物质容量小于4mAh/cm2，便无法期待能量密度的提高。
[0011]为了解决上述课题，考虑非水电解质二次电池的负极的集电体应用多孔质金属体，且将电极复合剂填充于多孔质金属体中。可知在非水电解质二次电池中，在负极应用由多孔质金属体构成的集电体，负极活性物质应用由硅系材料构成的电极活性物质及应用包
覆集电体与电极活性物质的骨架形成剂时，无机粘合剂向集电体孔隙内部的渗透会不充分。而且，也可知应用这种负极的非水电解质二次电池会因反复充放电而在电极内部发生结构劣化，由此电池性能会劣化。
[0012]因此，期望有一种非水电解质二次电池用负极及具备该负极的非水电解质二次电池，其可通过提高骨架形成剂向由多孔质金属体构成的集电体内部的渗透性而抑制电极的结构劣化，且提高循环耐久性。
[0013]本专利技术是鉴于上述内容而完成的，目的在于提供一种非水电解质二次电池用负极及具备该负极的非水电解质二次电池，其可通过提高骨架形成剂向由多孔质金属体构成的集电体内部的渗透性而抑制电极的结构劣化，且提高循环耐久性。
[0014][解决问题的手段][0015](1)为了实现上述目的，本专利技术提供一种非水电解质二次电池用负极，其具备：集电体，由多孔质金属体构成；第一负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有由硅系材料构成的负极活性物质、导电助剂及粘合剂；及第二负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有骨架形成剂，所述骨架形成剂包含具有硅氧烷键的硅酸盐；且所述非水电解质二次电池用负极具有：一对第一区域，形成于所述集电体的厚度方向的两外侧且配置所述第一负极材料及所述第二负极材料；及第二区域，形成于所述集电体的厚度方向的中央且配置所述第二负极材料而不配置所述第一负极材料。
[0016](2)为了实现上述目的，本专利技术还提供一种非水电解质二次电池用负极，其具备：集电体，由多孔质金属体构成；第一负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有导电助剂；第二负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有由硅系材料构成的负极活性物质及粘合剂；及第三负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有骨架形成剂，所述骨架形成剂包含具有硅氧烷键的硅酸盐；且所述非水电解质二次电池用负极具有：一对第一区域，形成于所述集电体的厚度方向的两外侧且配置所述第一负极材料、所述第二负极材料及所述第三负极材料；及第二区域，形成于所述集电体的厚度方向的中央且配置所述第一负极材料及所述第三负极材料而不配置所述第二负极材料。
[0017](3)在(1)或(2)的非水电解质二次电池用负极中，所述骨架形成剂可包含由下述通式(1)所示的硅酸盐。
[0018][化1][0019]A2O
·
nSiO2……
式(1)
[0020][所述通式(1)中，A表示碱金属][0021](4)在(1)至(3)中任一项的非水电解质二次电池用负极中，所述第二区域的厚度可相对于负极整体的厚度为0.5～15％。
[0022](5)在(1)至(4)中任一项的非水电解质二次电池用负极中，所述多孔质金属体可为发泡金属体。
[0023](6)另外，本专利技术提供一种非水电解质二次电池，其具备(1)至(5)中任一项的非水电解质二次电池用负极。
[0024][专利技术的效果][0025]根据本专利技术，可提供一种非水电解质二次电池用负极及具备该负极的非水电解质二次电池，其可通过提高骨架形成剂向由多孔质金属体构成的集电体内部的渗透性而抑制
耐久劣化，且可提高能量密度。
附图说明
[0026]图1是示意性表示本专利技术的第一实施方式的非水电解质二次电池用负极内部的构成的图。
[0027]图2是示意性表示本专利技术的第二实施方式的非水电解质二次电池用负极的构成的图。
[0028]图3是表示本专利技术的第一实施方式中将负极材料填充于由多孔质金属体构成的集电体而制造负极层前驱体的情况的示意图。
[0029]图4是示意性表示本专利技术的第一实施方式中通过使骨架形成剂含浸于图1的负极层前驱体而制造非水电解质二次电池用负极的情况的图。
[0030]图5是表示本专利技术的第二实施方式中将第二导电助剂填充于由多孔质金属体构成的集电体后填充负极材料而制造负极层前驱体的情况的示意图。
[0031]图6是示意性表示本专利技术的第二实施方式中通过使骨架形成剂含浸于图2的负极层前驱体而制造非水电解质二次电池用负极的情况的图。
[0032]图7是表示实施例1、2及比较例1的循环数与放电容量的关系的图。
具体实施方式
[0033]＜第一实施方式＞
[0034]以下，一边参照附图一边对本专利技术的第一实施方式进行详细说明。
[0035][负极][0036]图1是示意性表示本专利技术的非水电解质二次电池用负极内部的构成的图。本实施方式的非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解质二次电池用负极，其具备：集电体，由多孔质金属体构成；第一负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有由硅系材料构成的负极活性物质、导电助剂及粘合剂；及第二负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有骨架形成剂，所述骨架形成剂包含具有硅氧烷键的硅酸盐；且所述非水电解质二次电池用负极具有：一对第一区域，形成于所述集电体的厚度方向的两外侧且配置所述第一负极材料及所述第二负极材料；及第二区域，形成于所述集电体的厚度方向的中央且配置所述第二负极材料而不配置所述第一负极材料。2.一种非水电解质二次电池用负极，其具备：集电体，由多孔质金属体构成；第一负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有导电助剂；第二负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有由硅系材料构成的负极活性物质及粘合剂；及第三负极材料，配置于所述多孔质金属体的孔隙内且具有骨架形成剂，所述骨架形成剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：田名网洁，田中俊充，矶谷祐二，高桥牧子，青柳真太郎，向井孝志，池内勇太，坂本太地，山下直人，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：