[发明专利]负极基材

说明书

技术领域

本发明涉及一种负极基材、使用此负极基材的二次电池、用于形成此负极基材的树 脂组合物以及此负极基材的制造方法，本发明尤其是涉及一种可以提供充放电循环特性 优良的电池的负极基材、使用此负极基材的二次电池、用于形成此负极基材的树脂组合 物以及此负极基材的制造方法。

背景技术

一直以来业界大力开展兼具高输出电压和高能量密度的电池的研究开发。业界尤其 需要一种内部电阻低、由充放电所造成的电池容量降低少、充放电循环特性优良的二次 电池。业界已知例如使用薄膜状非晶硅或者微晶硅作为负极材料(负极活性物质)的锂 二次电池(参照专利文献1)。具体而言其揭示了使用在集电体上形成由硅薄膜所构成的 负极材料层的负极的锂二次电池，在形成硅薄膜时，使用CVD法(也称为化学气相沉 积法、化学蒸镀法)或溅镀法等薄膜形成方法。

众所周知其中硅等材料会随着锂的吸留/释放而反复膨胀/收缩。在集电体上形成了 硅薄膜的负极，因为集电体和负极材料层的紧密附着性高，所以随着负极材料的膨胀/ 收缩，集电体会频繁地膨胀/收缩。因此有随着充放电而在负极材料层和集电体上产生褶 皱等不可逆变形的顾虑。尤其是在集电体上使用铜箔等富有延展性的金属箔时，存在变 形程度增大的倾向。如果负极发生变形，则由于其作为电极的体积增加而使电化学反应 变得不均匀等原因，而存在电池的能量密度降低的顾虑。另外，还存在随着充放电而反 复进行膨胀/收缩的期间，负极材料发生微粉化而从集电体上脱离，或根据情况直接以薄 膜状之形态脱离的顾虑，成为电池的充放电循环特性恶化的主要原因。

抑制负极变形的方法可以举出将拉伸强度或弹性拉伸模量等机械强度高的材料用 作集电体的方法。然而在由这种材料所形成的集电体上形成有由薄膜状负极材料所形成 的负极材料层时，存在负极材料层与集电体的紧密附着性不佳，而无法获得令人满意的 充放电循环特性的顾虑。因此，专利文献1中公开了如下技术：通过将由可以与负极材 料合金化的材料所形成的中间层，配置在集电体与负极材料层之间，并且使用机械强度 高于中间层的集电体，由此抑制充放电时负极材料的脱离，并且抑制褶皱等的产生。具 体而言，其使用铜层作为中间层，且使用镍箔作为集电体。

除了所述专利文献1外，业者还公开了通过使用使铜固溶于硅中而形成的薄膜作为 负极材料层，来抑制锂的吸留量，由此来抑制吸留锂时负极材料膨胀的技术(参照专利 文献2)。另外，业者公开了通过使用由可以与锂合金化的金属和不与锂合金化的金属所 形成的合金薄膜作为负极材料层，来抑制锂的吸留量，由此来抑制吸留锂时负极材料膨 胀的技术(参照专利文献3)。具体而言，其使用Sn、Ge、Al、In、Mg、Si等作为可以 与锂合金化而形成固溶体或者金属间化合物等的金属，使用Cu、Fe、Ni、Co、Mo、W、 Ta、Mn等作为不与锂合金化的金属。

另外，业者公开了如下技术：通过使用在每1cm²上形成10个以上的厚度方向上的 变形量为5μm～20μm的变形部，并且变形部所导致的开口面积比为4％以下的集电体， 来抑制伴随充放电的电极变形(参照专利文献4)。此外业者还公开了如下技术：将不吸 留锂的材料配置在可以可逆地吸留/释放锂的薄膜状负极材料层的表面和内部中的至少 一侧的技术(参照专利文献5)。

[专利文献1]日本专利特开2002-083594号公报

[专利文献2]日本专利特开2002-289177号公报

[专利文献3]日本专利特开2002-373647号公报

[专利文献4]日本专利特开2003-017069号公报

[专利文献5]日本专利特开2005-196971号公报

发明内容

然而，现状是：无论使用所述各种负极材料的哪一种，都无法获得具有充分的输出 电压、能量密度以及充放电循环特性的电池。因此，本发明的目的在于提供一种负极基 材、使用此负极基材的二次电池、用于形成此负极基材的树脂组合物以及此负极基材的 制造方法，此负极基材具有与所述以往技术不同的构成，可以制造出具有高输出电压和 高能量密度，并且充放电循环特性优良的电池。

本发明者等人鉴于所述情况反复进行了潜心研究，结果发现利用在通过热压印法或 者光压印法所成形的图案化有机膜上形成了金属膜的负极基材，可以提供一种具有高输 出电压和高能量密度，并且充放电循环特性优良的电池，从而完成了本发明。