[发明专利]二次电池用负极及包括该负极的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池用负极及包括该负极的锂二次电池，具体地，涉及能够有效地改善在进行充放电时的体积变化大的硅类负极的退化的二次电池用负极和通过包括该负极来改善循环特性的锂二次电池。

背景技术

最近，随着手机、可携式摄像机、笔记本电脑及电动汽车等的发展，对能量储存技术的关心越来越提高。其中，最受瞩目的领域为电化学元件领域，尤其，能够进行充放电的二次电池成为关心的对象。

尤其，使用锂和电解液的锂二次电池，由于能够实现小型化、轻量化及高能量密度的可能性高，因此正得到积极的开发。

现有的锂二次电池，作为负极活性物质，主要使用既能维持结构、电性质，又能进行可逆性的锂离子的嵌入(intercalation)及脱嵌的碳类化合物。最近，随着能与锂发生化学反应的硅、锡或它们的合金被认为能够以可逆性的方式吸藏及放出大量的锂，正对此进行更多的研究。

由于上述硅的理论最大容量为约4020mAh/g(9800mAh/cc，比重为2.23)，与石墨类物质相比非常大，因此，有望作为高容量负极材料。但所述硅或它的合金等由于在进行充放电时反复进行膨胀和收缩，并使负极退化，从而具有电池的循环寿命降低的缺点。即，当进行充放电时，若锂离子进入负极活性物质(硅)内，则负极活性物质的整个体积膨胀，使得具有更加紧密的结构。之后，当进行放电时，锂重新以离子状态脱嵌，负极活性物质的体积减少。此时，由于与所述负极活性物质一同混合的成分的膨胀率不同，因此，生成空的空间，甚至因空间而生成缝隙的部分导致电断开，使得电子的移动并不顺畅，从而降低电池的效率。并且，若与负极活性物质一同混合的粘合剂的弹性降低，发生龟裂，则电接触受到阻断，从而呈现出电阻增加的结果。这最终带来负极的退化，从而降低二次电池的循环特性。为了制造高能量密度的电池，作为高容量的负极活性物质的硅的含量越增加，这种现象越明显。

为了改善这种缺点，当制造负极时，为了提高负极活性物质之间的粘合力而试图进行过增加粘合剂含量的方法。但这种方法由于使导电材料或负极活性物质的含量相对降低，从而带来降低电池的电阻特性，或者降低传导度，或者降低电池的容量及功率的缺点。

另一方面，在现有的碳类负极的情况下，具有在制备负极活性物质的浆料时，增加作为水性粘合剂的SBR(丁苯橡胶)/CMC(羧甲基纤维素)的含量来适用的例。但由于这种水性粘合剂在相邻的负极活性物质之间形成有点接触结合，因此，具有在反复进行膨胀、收缩的硅类负极活性物质之间无法取得充分的结合力(binding force)的缺点。

为此，正急需开发能够使用适当量的粘合剂，改善锂金属氧化物与集电体之间的粘结力，同时提高导电性，从而改善二次电池的容量及功率特性等性能的技术。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，为了有效地改善在进行充放电时体积变化大的硅类负极的退化，提供包括由非水性粘合剂组成的涂敷层的二次电池用负极。

并且，本发明的目的在于，提供因包括上述二次电池用负极而循环特性得到改善的锂电池。

解决技术问题的手段

以下，对本发明进行更详细的说明。

本发明为了有效地改善在进行充放电时体积变化大的硅类负极的退化，提供在作为负极活性物质层的第一涂敷层的一部分表面或整面还包括由非水性粘合剂组成的第二涂敷层的二次电池用负极。

具体地，本发明提供的二次电池用负极，包括：

电极集电体；

第一涂敷层，涂敷在所述电极集电体上，并包含负极活性物质、第一水性粘合剂及导电材料；以及

第二涂敷层，涂敷在所述第一涂敷层上，并包含第二非水性粘合剂。

在本发明的负极中，作为上述电极集电体，可使用不锈钢、镍、铜、钛或它们的合金、利用碳、镍、钛或银对铜或不锈钢的表面进行表面处理的材料等，其中，优选为铜或铜合金。