[发明专利]非水电解质二次电池用负极材料及其制造方法以及锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池用负极材料及其制造方法以及锂离子二次电池。

背景技术

近年来，随着便携式电子设备、通讯设备等的显著发展，从经济性和设备的小型化、轻量化的观点考虑，强烈期望一种高能量密度的二次电池。

以往，作为这种二次电池的高容量化方案，已知以下方法，例如：在负极材料中使用V、Si、B、Zr、Sn等的氧化物及它们的复合氧化物(参照例如专利文献1、2)；应用熔融淬冷而成的金属氧化物来作为负极材料(参照例如专利文献3)；在负极材料中使用氧化硅(参照例如专利文献4)；及，在负极材料中使用Si₂N₂O及Ge₂N₂O(参照例如专利文献5)等。

并且，为了使负极材料具有导电性，有以下方法：将SiO与石墨机械合金化(mechanical alloying)后进行碳化处理(参照例如专利文献6)；利用化学气相沉积法在硅颗粒表面上覆盖碳层(参照例如专利文献7)；及，利用化学气相沉积法在氧化硅颗粒表面上覆盖碳层(参照例如专利文献8)等。

但是，利用上述以往的方法，虽然充放电容量得以提升，能量密度得以提高，但循环性不充分、或不能充分满足市场的需求特性，未必能够符合要求，而且期望进一步提高能量密度。

尤其在专利文献4中，使用氧化硅来作为锂离子二次电池负极材料，虽然获得了高容量的电极，但据本发明人了解，存在初次充放电时的不可逆容量较大、循环性未达到实用水平等问题，有改良的余地。

并且，关于使负极材料具有导电性的技术，在专利文献6中存在以下问题：由于是固体与固体的熔敷，因此无法形成均匀的碳膜，导电性不充分。

并且，在专利文献7的方法中，虽然能够形成均匀的碳膜，但由于是 使用Si来作为负极材料，因此，锂离子的吸附或脱附时的膨胀、收缩过大，结果导致不耐实用、循环性降低，因此为了防止这种结果，必须对充电量设置限制。

在专利文献8的方法中，虽然确认循环性得以提高，但由于微细的硅结晶的析出、碳覆盖的结构与基材的融合不充分，而导致经过多个充放电的循环后，容量缓缓降低，一定次数后出现急剧降低的现象，存在尚不足以用作二次电池的问题。

[现有技术文献]

(专利文献)

专利文献1：日本特开平5-174818号公报；

专利文献2：日本特开平6-60867号公报；

专利文献3：日本特开平10-294112号公报；

专利文献4：日本专利第2997741号公报；

专利文献5：日本特开平11-102705号公报；

专利文献6：日本特开2000-243396号公报；

专利文献7：日本特开2000-215887号公报；

专利文献8：日本特开2002-42806号公报。

发明内容

[发明所要解决的课题]

本发明的目的在于提供一种可以有效用于非水电解质二次电池负极的负极材料及其制造方法、以及含有这种负极材料的锂离子二次电池，所述非水电解质二次电池用负极材料保留含硅材料的高电池容量等优点，并且循环特性优异。

[解决课题的方法]

为了解决上述问题，本发明提供一种非水电解质二次电池用负极材料的制造方法，其特征在于，其具有以下步骤：

制造基材粉末，所述基材粉末由含硅并可以吸收和放出锂离子的材料所组成；

使用由激光衍射法所实施的粒度分布测定，来测定该制造而成的基材粉末的体积平均粒径；

在自前述基材粉末中随机抽取的5000个以上的颗粒的集合中，利用颗粒图像的图像解析，对前述各颗粒测定圆度，所述圆度是以(投影面积相等的圆的周长)/(颗粒的周长)所规定的圆度；

选择基材粉末，所述基材粉末的前述体积平均粒径为0.5～20μm，在前述颗粒的集合中，前述各颗粒的圆度的平均值为0.93以上，且前述圆度为0.85以下的颗粒的个数比例是5％以下；及，

利用碳膜来覆盖前述所选择的基材粉末的表面。

如果是这种非水电解质二次电池用负极材料的制造方法，可以制造出一种非水电解液二次电池用负极材料，覆盖在所述非水电解液二次电池用负极材料的基材粉末表面上的碳比以往更均匀，由反复膨胀、收缩所引起的颗粒裂纹、缺损也得到抑制，循环特性优异。