[发明专利]锂二次电池用复合活性物质及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池用复合活性物质及其制造方法。

背景技术

随着电子材料的小型轻量化以及HEV或EV开发的进展，开发大容量、高速充放电特性、良好循环特性且安全性优异的电池的需求日益增强。其中，锂离子二次电池(锂二次电池)作为最有前景的电池，备受瞩目。

但是，作为开发出表现有优异性能的锂二次电池的前提，必须开发出各种性能优异的负极材料、正极材料、电解液、隔膜或集电体等，且必须进行充分发挥这些特性的电池设计。

其中，负极材料决定基本的电池特性，因此目前正在积极地开发充放电容量等特性更加优异的材料。

例如，专利文献1中公开了一种锂二次电池用复合活性物质及其制造方法，该锂二次电池用复合活性物质可以制作兼具大充放电容量、高速充放电特性和良好循环特性的锂二次电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5227483号公报

发明内容

发明要解决的问题

近年来，从电池的使用安全性方面出发，要求即使反复充放电后，电极材料的体积也不会膨胀。电极材料的体积膨胀增大时，会引起电解液漏液的发生、电池寿命的下降。另外，单位体积的能量密度也会下降，失去了使用高容量材料的优势。

本发明人等按照上述专利文献1中所述的制造方法，制造包含硅的锂二次电池用复合活性物质作为可与锂离子结合的电池活性物质，并针对包含所获得的锂二次电池用复合活性物质的电极材料(例如负极材料)的膨胀特性进行了评价，结果发现数次循环后存在伴随着锂与硅的合金化的理论膨胀(3倍左右)以上的不可逆体积膨胀，需要进一步的改良。需要说明的是，该不可逆的异常膨胀不仅会对电池的结构造成损伤，而且还会导致体积能量密度的降低，因此不优选。

鉴于上述实际情况，本发明的目的在于提供一种锂二次电池用复合活性物质及其制造方法，该锂二次电池用复合活性物质可以制作即使反复充放电后也能够抑制体积膨胀的电极材料，且可以制作表现出优异循环特性的锂二次电池。

此外，本发明的目的还在于提供一种使用了该锂二次电池用复合活性物质的电池。

用于解决问题的技术方案

本发明人等对现有技术进行了深入研究，结果发现通过使用一氧化硅和碳前体作为锂二次电池用复合活性物质的制造原料，能够得到表现出所需特性的锂二次电池用复合活性物质。

即，本发明在于以下的(1)～(8)。

(1)一种锂二次电池用复合活性物质，其含有：包含硅和二氧化硅的复合物、以及石墨成分，并且利用扫描型电子显微镜(SEM)以10kV以下的加速电压进行观察时，露出于观察表面上的所述石墨成分的面积率为95％以上。

(2)根据(1)所述的锂二次电池用复合活性物质，其中，所述硅的平均粒径为1～100nm。

(3)根据(1)或(2)所述的锂二次电池用复合活性物质，其中，所述复合物的平均粒径为50～1000nm。

(4)根据(1)所述的锂二次电池用复合活性物质的制造方法，其具有：

混合比表面积30m²/g以上的石墨、一氧化硅和碳前体，获得混合物的混合工序；

对所述混合物进行球形化处理，获得球状的混合物的球形化工序；

对所述球状的混合物进行加热处理，制造大致为球状的锂二次电池用复合活性物质的加热工序。

(5)根据(4)所述的锂二次电池用复合活性物质的制造方法，其中，所述一氧化硅的平均粒径为1μm以下。

(6)根据(4)或(5)所述的锂二次电池用复合活性物质的制造方法，其中，所述碳前体为选自高分子化合物、煤类沥青、石油类沥青、中间相沥青、焦炭、低分子重质油和它们的衍生物中的至少1种。

(7)根据(4)～(6)中任一项所述的锂二次电池用复合活性物质的制造方法，其中，所述石墨为膨胀石墨。

(8)一种锂二次电池，其包含(1)～(3)任一项中所述的锂二次电池用复合活性物质。

技术效果

根据本发明，能够提供一种锂二次电池用复合活性物质及其制造方法，该锂二次电池用复合活性物质可以制作即使反复充放电后也能够抑制体积膨胀的电极材料，且可以制作表现有优异的循环特性的锂二次电池。

根据本发明，还能够提供一种使用了该锂二次电池用复合活性物质的电池。

附图说明

图1为本发明的锂二次电池用复合活性物质的一个实施方式的示意性截面图。

符号说明

10复合活性物质