锂二次电池及用于其的负极制造技术

本发明专利技术涉及锂二次电池及用于其的负极。本发明专利技术涉及一种锂二次电池负极，所述负极包含集电体层和层压在所述集电体层上的活性材料层，其中所述集电体层具有由NixCu6-xSn5(x为0.30-2.0)制成的层。所述负极能够获得显示优良充放电循环特性的锂二次电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂二次电池及其负极。本专利技术还涉及可用于生产锂二次电池的负极的片材(即，锂二次电池的负极用片材)。
技术介绍
锂二次电池的负极包括集电体(例如，铜箔)和层叠于集电体上的活性材料层。作为此类活性材料，迄今已提议各种材料。例如，JP-A-2004-103474记载了具有一种或多种第11、12、13、14和15族元素的负极活性材料。此外，JP-A-H11-233116记载了要与锂合金化的金属作为负极活性材料
技术实现思路
常规锂二次电池的负极防止充电和放电容量由于重复的充放电循环而下降的性能(下文简称为“充放电循环特性”)是不足的。因此，本专利技术的目的是提供一种锂二次电池负极，其能够实现比现有技术的充放电循环特性优异的充放电循环特性。本专利技术的专利技术人已经进行了深入研究，试图实现上述目的并且完成了下面的专利技术。[I] 一种锂二次电池的负极，所述负极包括集电体层和层压在所述集电体层上的活性材料层，其中所述活性材料层具有由NixCu6_xSn5(x为O. 30-2. O)构成的层。[2]根据上述[I]所述的负极，其中所述活性材料层进一步具有由Cu3Sn构成的层，所述由Cu3Sn构成的层存在于集电体层和由NixCu6_xSn5 (X为O. 30-2. O)构成的层之间。[3]根据上述[2]所述的负极，其中所述集电体层为铜箔。[4]根据上述[1]_[3]任一项所述的负极，其中所述集电体层具有不含开口的层状结构，和所述活性材料层具有含有开口的网络结构。[5]根据上述[4]所述的负极，其中平面图中所述开口的形状为五边形以上的大致正多边形和/或大致圆形。[6]根据上述[5]所述的负极，其中平面图中所述开口的形状为大致正六边形。[7] 一种锂二次电池，其包括根据上述[1]_[6]任一项所述的负极。[8] 一种锂二次电池的负极用片材，所述片材包括集电体层和层压在所述集电体层上的活性材料层，其中所述活性材料层具有由NixCu6_xSn5(x为O. 30-2. O)构成的层。在下文中，“由NixCivxSn5构成的层”和“由Cu3Sn构成的层”有时分别地缩写为“NixCu6_xSn5 层”和 “Cu3Sn 层”。此外，本专利技术中，“活性材料层的开口”是指没有活性材料的部分，而“平面图中开口的形状”是指当从垂直方向观察活性材料层时的开口形状。另外，活性材料层中的“含有开口的网络结构”是指当从垂直方向观察活性材料层时，多个开口规则排列，并且各个开口的周边形成覆盖集电体层的部分(存在活性材料的部分)。使用本专利技术的负极，能够生产充放电循环特性优异的锂二次电池。附图说明图1(A)是本专利技术的优选实施方案中锂二次电池负极的主要部分的示意性平面图，和图I(B)是沿图UA)的线Ib-Ib的示意性截面图。图2(A)是本专利技术的另一优选实施方案中锂二次电池负极的主要部分的示意性平面图，图2(B)是沿图2(A)的线IIb-IIb的示意性截面图。图3为用于实施例I至4和比较例I和2的光掩模的示意性平面图。附图标记说明图中，I为集电体层,2为活性材料层,2A为开口，2B为覆盖部,3为光透过部,4为遮光部和10为负极。具体实施例方式本专利技术涉及锂二次电池的负极和负极用片材。在本专利技术中，“锂二次电池的负极用片材”是用于生产“锂二次电池负极”的片材，并且“锂二次电池负极”可以通过将该片材切割或冲制成期望尺寸而生产。因此，在下面的说明书中，除非特别指定，否则“负极”用于表示包括锂二次电池负极和负极用片材的概念。本专利技术的负极具有集电体层和层压在所述集电体层上的活性材料层，其中所述活性材料层具有NixCivxSn5层(X为O. 30-2. O)。活性材料层可以仅形成于集电体层的一个表面上，或者可以形成于集电体层的两个表面上。认为本专利技术负极的优异的充放电循环特性是归因于由包含适当量的Ni的Cu6Sn5构成的NixCivxSn5层(X为O. 30-2. O)的存在，这是因为其能够防止活性材料层由于电池的充放电而减少。然而，本专利技术不限于该假设。X的值优选O. 4-1. 8，更优选O. 6-1. 5。X值可以通过下述实施例记载的方法测量和计算。NixCu6_xSn5层(x为O. 30-2. O)的厚度优选不小于O. I μ m,更优选不小于I μ m，优选不大于100 μ m,更优选不大于50 μ m。当NixCu6_xSn5层过薄时,不可能获得足够的作为电池的容量(capacity)。另一方面，当NixCu6_xSn5层过厚时,Li至该层深度的扩散花费时间，并且不可以获得对于电池实用的电流。NixCivxSn5层的厚度可以通过在下述实施例中描述的方法测量。在本专利技术的负极中，活性材料层优选进一步具有Cu3Sn层，并且所述活性材料层更优选由NixCu6_xSn5层(X为O. 30-2. O)和Cu3Sn层构成。Cu3Sn层存在于集电体层和NixCu6_xSn5 层之间。当Cu3Sn层存在时,其厚度优选不小于O. 5 μ m,更优选不小于I μ m,进一步优选不大于10 μ m,再更优选不大于5 μ m。认为Cu3Sn层起到NixCu6_xSn5层和集电体的应力释放层的作用。当Cu3Sn层过薄时，不能充分地获得应力释放的效果，并且充放电循环特性不会充分地高。另一方面，当Cu3Sn层过厚时，能够与Li合金化的部分变得相对地小，并且电池的能量密度会降低。Cu3Sn层的厚度可以通过在下述实施例中描述的方法测量。集电体层通常由金属或具有导电性的合金形成。优选金属箔或合金箔，更优选铜箔，进一步优选电解铜箔。集电体层的厚度优选不小于I μ m,更优选不小于5 μ m,进一步优选不小于8 μ m，优选不大于50 μ m,更优选不大于30 μ m，进一步优选不大于20 μ m。当集电体层过薄时，电池的内部电阻变高,并且电池的负载特性降低。另一方面，当集电体层过厚时，电池的体积和重量变高，并且能量密度降低。本专利技术的负极中，集电体层具有不含开口的层结构，活性材料层优选具有含有开口的网眼状结构。本专利技术优选的实施方案通过参照图I和2在下文中说明。图I是本专利技术的优选实施方案中锂二次电池负极的主要部分的示意性平面图(图I (A))及其示意性截面图(图I (B))，图2是本专利技术的另一优选实施方案中锂二次电池负极的主要部分的示意性平面图(图2(A))及其示意性截面图(图2(B))。图I(B)示出沿图I(A)的线Ib-Ib的截面图，图2(B)示出沿图2(A)的线IIb-IIb的截面图。在本专利技术的优选实施方案中，集电体层I不具有开口。结果，集电体层I可以维持其低水平的电阻以及足够的强度。在活性材料层2中，网络结构具有开口 2A。即，当活性材料层2从垂直方向观察时，多个开口 2A规则排列，各个开口 2A的周边是覆盖集电体层I的覆盖部2B。典型地，网 络结构中的开口 2A的规则排列是锯齿形排列和矩阵排列等，优选给出锯齿形排列。在图I⑷和图2⑷中，开口 2A以锯齿形方式排列。在锂二次电池的充放电期间，锂进入活性材料层和从活性材料层出去，这导致活性材料层的膨胀/收缩。由于膨胀/收缩导致的应力破坏活性材料层，有时可能降低充放电容量。在该点上，在活性材料层中开口的存在能够防止活性材料由于膨胀/收缩而导致的破裂，并能够防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂二次电池的负极，所述负极包括集电体层和层压在所述集电体层上的活性材料层，其中所述活性材料层具有由NixCu6？xSn5(x为0.30？2.0)构成的层。

【技术特征摘要】
2011.08.09 JP 2011-1738081.一种锂二次电池的负极，所述负极包括集电体层和层压在所述集电体层上的活性材料层，其中所述活性材料层具有由NixCu6_xSn5(x为O. 30-2. O)构成的层。2.根据权利要求I所述的负极，其中所述活性材料层进一步具有由Cu3Sn构成的层，所述由Cu3Sn构成的层存在于集电体层和由NixCu6_xSn5 (X为O. 30-2. O)构成的层之间。3.根据权利要求2所述的负极，其中所述集电体层为铜箔。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：植谷庆裕，加治佐由姬，中村晃规，竹村敬史，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：