[发明专利]锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池。更详细而言，本发明主要涉及含有正极、负极以及介于它们之间的隔膜，并且负极含有合金系负极活性物质的锂离子二次电池的改良。

背景技术

锂离子二次电池由于具有高容量以及高能量密度，并且容易小型化和轻量化，所以被广泛用作便携式电子设备等的电源。便携式电子设备有手机、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、摄像机、便携式游戏机等。代表性的锂离子二次电池包含含有锂钴复合氧化物的正极、含有石墨等碳材料的负极以及聚烯烃制的多孔质膜(隔膜)。

合金系负极活性物质通过与锂合金化而嵌入锂。合金系负极活性物质在负极电位下可逆地嵌入和脱嵌锂离子。合金系负极活性物质有硅、锡、它们的氧化物、含有它们的化合物、合金等。合金系负极活性物质具有高的放电容量。例如，硅的理论放电容量大约为4199mAh/g，是石墨的理论放电容量的大约11倍。因此，合金系负极活性物质对于锂离子二次电池的高容量化是有效的。

但是，合金系负极活性物质伴随着锂的嵌入和脱嵌会产生膨胀和收缩，从而发生较大的应力。因此，如果充放电的次数增加，则含有合金系负极活性物质的负极活性物质层的表面及其内部容易产生裂纹。一旦产生裂纹，就会显现之前未与非水电解质直接接触的新的面(以下称为“新生面”)。

如果新生面与非水电解质接触，则容易引起充放电反应以外的副反应而生成副产物。该副产物会引起异常膨胀，成为电极的寿命缩短、电池的变形等的原因。此外，非水电解质因副反应而消耗，电池内的非水电解质的量变得不足，从而循环特性等电池性能下降。

对于利用合金系负极活性物质的锂离子二次电池用负极，提出了各种方案。

在日本特开2005-197258号公报(以下称为“专利文献1”)中，提出了含有负极集电体、负极活性物质层和树脂层的负极。负极活性物质层由锂合金和粘结剂构成。锂合金含有锂和锡或锂和硅。树脂层形成于负极活性物质层的表面，含有高分子支撑体和交联性单体。交联性单体不仅在树脂层中含有，还以交联物的形态填充于负极活性物质层内的空隙中。

交联性单体是具有离子传导性并且导电性低的有机化合物。具体可以列举出丙烯酸己酯、丙烯酸丁酯、辛二酸二烯丙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二缩水甘油酯、二乙烯基苯等。高分子支撑体可以列举出聚甲基丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸、聚甲基丙烯酸乙酯、碳酸亚丙酯甲基丙烯酸酯等。

在日本特开2008-4534号公报(以下称为“专利文献2”)中，提出了含有负极集电体、负极活性物质层和负极活性物质层表面形成的氧化物膜的负极。负极活性物质是含有硅或锡的合金系负极活性物质。氧化物膜是通过液相法而形成的，含有选自硅、锗和锡中的元素的氧化物。其中记载有，氧化物膜覆盖负极活性物质层内部的合金系负极活性物质粒子的表面。

含有专利文献1和专利文献2的负极的锂离子二次电池容易发生电极的寿命缩短、电池的变形等。还容易发生循环特性等电池性能的下降。另外，专利文献1的树脂层随着充放电次数的增加，容易从负极活性物质层表面剥离。

发明内容

本发明的目的是提供一种循环特性、输出特性等电池性能优良且耐用寿命长的锂离子二次电池。

本发明提供一种锂离子二次电池。本发明的锂离子二次电池具备正极、负极、隔膜和离子透过性树脂层。正极包含含有正极活性物质的正极活性物质层和正极集电体。负极包含含有合金系负极活性物质的薄膜形态的负极活性物质层(以下称为“薄膜状负极活性物质层”)和负极集电体。隔膜被配置为介于正极和负极之间。离子透过性树脂层覆盖薄膜状负极活性物质层的表面的至少一部分。

本发明的一个方面的锂离子二次电池具有优良的输出特性、循环特性等电池性能，且耐用寿命长。

尽管本发明的新特征记述在权利要求书中，但根据本申请的其它目的和特征以及参照附图进行的以下详细说明，能够对本发明的构成和内容更好地理解。

附图说明

图1是示意表示作为本发明的一个实施形态的扁平型锂离子二次电池的构成的纵向剖视图。

图2是示意表示负极集电体的构成的立体图。

图3是示意表示含有图2所示的负极集电体的负极的构成的纵向剖视图。

图4是示意表示图3所示的负极的薄膜状负极活性物质层中所含的柱状体的构成的纵向剖视图。

图5是示意表示本发明的另一个形态的锂离子二次电池的构成的纵向剖视图。

图6是示意表示作为本发明的另一个形态的负极的要部的构成的纵向剖视图。