[发明专利]锂离子二次电池用负极材料及其制造方法

说明书

本发明为下述申请的分案申请。

发明名称：锂离子二次电池用负极材料及其制造方法，以及使用该负极材料的锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池

申请日：2004年7月15日

申请号：2004100452217

技术领域

本发明是关于锂离子二次电池用负极材料及其制造方法，以及使用该负极材料的锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池。

背景技术

近年来，随着便携电话、便携信息终端、摄象机、笔记本式电脑的普及，要求这些电子设备使用的电池高性能化。作为这些电子设备所使用的电池，公知的有锂二次电池、镍氢电池、镍镉电池等。从小型化且能供给高电压的观点来看，锂二次电池受到注目。锂二次电池是指锂参与起电反应的二次电池的总称，更详细地说，锂离子二次电池分为负极使用碳电极、正极使用锂钴复合氧化物等的锂离子二次电池以及负极使用锂合金的金属锂二次电池等。目前，负极使用碳电极的锂离子二次电池已经实用化，并在追求更高性能。

锂离子二次电池的高性能化正以构成电池的电极、隔膜、电解质等为对象而进行。例如，作为使构成负极的碳电极高性能化的技术方案，有日本专利第2983003号公报、日本专利公开2000-294243号公报。

作为锂离子二次电池负极使用的碳电极是将含有石墨粒子的膏体涂布于铜箔之类的集电体上，干燥后加压而制得。特别是作为构成负极的石墨，当使用粒子形状为鳞片状的石墨(以下有时称为“鳞片状石墨”)时，由于鳞片状石墨粒子加压后沿着集电体取向，从而使电解液的通液性(透液性)降低。若电解液向电极内部的通液性降低，则会存在电池的迅速充放电性能降低的问题。

作为负极使用碳电极的锂离子二次电池的规定特性，例如有初始效率和循环特性。由于锂离子二次电池在初次充电时的部分电荷消耗于负极(碳电极)表面的静态膜的形成，因此不能使初次充电的电荷均放电，初次放电容量与初次充电容量相比要低。该放电容量与初次充电容量之比以“初始效率”来表示。还有，若锂离子二次电池反复充放电，则相对于第1次循环的放电容量，其后的放电容量慢慢降低。该对于第1次循环的放电容量的、放电容量降低幅度称为“循环特性”，上述初始效率和循环特性是锂离子二次电池重要的要求特性，人们希望提高这些特性。

发明内容

本发明鉴于上述情况而作，本发明的目的是提供一种初始效率、循环特性、负荷特性等规定特性均优异的锂离子二次电池用负极材料及其制造方法，以及使用该负极材料的锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池。

本发明的要点是：提供一种制造及利用含有密度高且各向同性度高的石墨粒子的锂离子二次电池用负极材料(以下有时称为“负极材料”)的方法，即，含有密度高且各向同性度高的石墨粒子的所述负极材料与使用以往的石墨粒子的情况相比，在同一负极密度下，由于石墨粒子间的空隙宽，因此可以提高锂离子二次电池电解液的通液性。而且，各向同性度高的石墨粒子在加压成形制造负极时，石墨的晶体结构难以取向，因此不会有损于电解液的通液性。相反，在同一空隙率(或空间填充率)的负极之中，含有密度高且各向同性度高的石墨粒子的负极材料可以提高负极密度，因此可以提高所得锂离子二次电池的容量。由于本发明利用了石墨粒子的上述特性，因此可以改善所得锂离子二次电池的负荷特性以及循环特性。

本发明的锂离子二次电池用负极材料的制造方法，其特征是对球形化石墨施予各向同性的加压，其优选为将球形化石墨作各向同性的加压成形，再将所得到的成形体解碎。在本发明的制造方法中，作为初始原料所使用的球形化石墨，其各向同性度高于鳞片状石墨，藉由将其作各向同性的加压，可以更加提高球形化石墨的各向同性度，同时使球形化石墨粒子的粒子内空隙消除，可以实现高密度化。而且，由于初始原料使用了已经被石墨化的材料，因此不需要通过如使用焦碳或粘合剂成分等进行石墨化的工序，其经济性优良。一般来说，焦碳或粘合剂成分的石墨化工序需要带有2000℃以上温度的热处理，导致经济性不良。