[发明专利]非水电解质二次电池用负极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括芯材和附着于芯材上的负极合剂层的非水电解质二次电池用负极，详细地说，涉及含有碳材料的负极的改良。

背景技术

近年来，非水电解质二次电池作为具有高工作电压和高能量密度的二次电池，作为手机、笔记本型个人计算机、视频摄像机等可移动电子设备的驱动用电源而得到广泛普及。非水电解质二次电池具有正极、负极和非水电解质。

非水电解质二次电池的负极一般使用可以插入和脱插锂离子的碳材料。其中，石墨材料由于可以实现平坦的放电电位和高容量密度，因而得到广泛应用(专利文献1、2)。具体地说，提出了由广角X射线衍射法得到的归属于(101)面的峰强度I(101)与归属于(100)面的峰强度I(100)之比：I(101)/I(100)满足0.7≤I(101)/I(100)≤2.2的材料。该峰值比成为石墨化度的指标。特别地，推荐了I(101)/I(100)比在0.8以上或者在1.0以上的碳材料(专利文献3)。

最近，上述不仅在小型民生用途方面、而且在电力储藏用、电动汽车用、混合动力汽车(HEV)用等高输出用途方面加以利用的、且大容量的非水电解质二次电池的开发也正在快速地进行。在大型的非水电解质二次电池和小型民生用非水电解质二次电池中，其用途和所要求的特性大大不同。在上述的电动汽车中，成为驱动源的电池需要以有限的容量在瞬时有助于发动机或者电动机的动力助动(输出)和再生(输入)。因此，这些电池要求高容量和高输出输入特性。

为了电池的高输出输入化，重要的是减少电池的内部阻抗。于是，从这样的角度考虑，就电极结构、电池结构部件、电极活性物质、电解质等进行了各种研究。例如，通过电极的集电结构的改良、由电极的薄型长尺寸化产生的电极反应面积的增加、以及将电池结构部件设定为阻抗小的材料等，可以降低电池的内部阻抗。

另外，活性物质的选定以及改质对于在低温环境下的电池的高输出输入化是有效的。其中，负极所使用的碳材料的充电接受性对电池的输出输入特性产生较大的影响。也就是说，使用容易插入和脱插锂离子的碳材料对于电池的高输出输入化是有效的。

于是，人们研究了含有难石墨化碳材料等低结晶性的碳材料的负极(专利文献4)。难石墨化碳材料的取向性较低，而且能够插入和脱插锂离子的位点处于随机的位置。因此，充电接受性较高，从而对于输出输入特性的提高是有利的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-260479号公报

专利文献2：日本特开2000-260480号公报

专利文献3：日本特开平6-275321号公报

专利文献4：日本特开2000-200624号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，包含上述以前的碳材料的电极特别具有使低温环境下的充放电特性、以及在高电流密度下的循环特性降低的倾向。这样的电池难以长时间地使用。

专利文献1～3的石墨材料具有层状结构，可以得到较高的容量密度。然而，如果充电时锂离子插入石墨的层间，则层面间距得以扩张。因此，石墨材料发生膨胀。与这样的膨胀相伴的应力通过反复进行在大电流下的充电而逐渐增大。因此，石墨材料的充电接受性逐渐降低，从而循环寿命降低。另外，虽然也依赖于粒子形状等，但石墨在压延等时，具有c轴方向容易与电极面垂直地取向，从而使锂离子的插入位点减少的倾向。因此，含有石墨的负极的充电接受性容易降低。

对于专利文献4的难石墨化碳材料，其充放电反应的机理与石墨材料不同，在充电时锂离子几乎不会插入层间。锂离子的大部分由于插入碳材料的空隙，因而可以认为与上述的石墨材料相比，因与充放电相伴的膨胀和收缩引起的应力减少。但是，难石墨化碳材料与石墨材料相比，由于其导电性较低，因而内部阻抗容易增大。该倾向在反复进行大电流放电时较为显著。

如上所述，将以前的碳材料用作负极的非水电解质二次电池在低温环境下或高电流密度下的充放电时，难以与高输出输入相适应。该倾向通过使负极高容量化而变得显著。

用于解决课题的手段