[发明专利]负极及其制备方法、以及二次电池

说明书

相关申请的交叉引用

本发明包含涉及于2007年10月26日向日本专利局提交的日 本专利申请JP2007-278728的主题，将其全部内容结合于此作为参 考。

发明领域

本发明涉及一种负极，其包含含有硅单质、硅化合物、锡单质 和锡化合物中的至少一种的负极活性物质，及其制备方法，以及一 种二次电池。

背景技术

近几年来，已经引入了许多便携式电子装置，诸如组合相机(磁 带录像机)、数字照相机、移动电话、个人数字助理、以及笔记本 式个人计算机，并且已经使其小型化和轻重量。因此，作为它们的 电源，已经开发了能够提供高能量密度的轻重量二次电池。特别地， 相比于传统的铅电池和镍镉电池，其中碳材料用于负极、锂(Li) 和过渡金属的复合材料用于正极以及碳酸酯用于电解液的锂离子 二次电池提供更高能量密度，因此，实际应用中广泛使用锂离子二 次电池。

而且，近几年中，随着便携式电子装置的性能得到改善，需要 进一步改善容量。已经考虑到作为负极活性物质，使用锡、硅等代 替碳材料(例如，参考美国专利第4950566号)。锡的理论容量为 994mAh/g而硅的理论容量为4199mAh/g，其相比于石墨的理论容 量(372mAh/g)要大得多，因此利用它们可以预期容量的改善。

然而，嵌入锂的锡合金或硅合金具有高活性。因此，存在这样 一些缺点，即电解液易于分解，并且锂为非活性。因此，当重复充 电和放电时，充电和放电效率降低，并且不能获得足够的循环特性。

同时，已考虑在负极活性物质的表面上形成惰性层。例如，已 经提出，在负极活性物质的表面上形成锂盐涂层(例如，参考日本 未审查专利申请公开第2005-166469、10-255800、2005-26230、 2005-142156、2004-165097和2004-171875号)。而且已经考虑了负 极活性物质的类型。例如，已经提出在负极活性物质中包含含锂氧 化物，或者使用硅酸盐作为负极活性物质(例如，参考日本未审查 专利申请公开第2005-011801和06-325765号)。而且，已经考虑在 负极活性物质的表面上形成具有离子导电性和电子导电性的一个 层。例如，已经提出在负极活性物质的表面上形成无机氧化物涂层 (例如，参考日本未审查专利申请公开第2007-005267号)。而且， 已经考虑向电解液加入添加剂。例如，已经提出在电解液中包含原 硅酸锂作为二氧化碳吸收剂，或者在电解液中包含硅酸锂作为碱性 化合物(例如，参考日本未审查专利申请公开第2006-260889和 2002-352860号)。此外，已经考虑在隔膜的表面上形成无机保护膜。 例如，已经提出在隔膜的表面上形成锂盐涂层(例如，参考日本未 审查专利申请公开第2004-158453号)。另外，已经考虑将气体吸收 剂引入电池中。例如，已经提出在电池中包括硅酸锂(例如，参考 日本未审查专利申请公开第2004-152619号)。

发明内容

然而，在其中硅材料或锡材料用作负极活性物质的情况下，仍 然存在以下问题。也就是，随着循环重复，出现过高活性物质面并 且电解液发生分解。因此，急需进行进一步改善。

鉴于前述，在本发明中，期望提供一种改善充电和放电效率并 且具有优异循环特性的负极和二次电池。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种负极，包括负极集电 体和设置在该负极集电体上的负极活性物质层，其中该负极活性物 质层具有含有硅单质、硅化合物、锡单质和锡化合物中的至少一种 的多个负极活性物质颗粒，并且在该负极活性物质表面的至少一部 分中具有包含含氧酸盐的涂层。

根据本发明该实施方式的负极，包含含氧酸盐的涂层形成在含 有硅单质、硅化合物、锡单质和锡化合物中的至少一种的负极活性 物质颗粒的表面上，并由此防止电解液的分解同时改善电池容量。 因此，根据使用该负极的二次电池，放电容量保持率得到改善并且 获得优异循环特性。

本发明的其他和进一步的目的、特征和优点根据以下描述将更 加显而易见。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施方式的二次电池的结构的剖 视图；

图2是示出了图1所示二次电池中的螺旋卷绕电极体的放大部 分的剖视图；

图3是示意性地示出了图2所示的负极的剖视图；