[发明专利]非水电解质二次电池用负极及具备其的非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及非水电解质二次电池用负极及具备其的非水电解质二次电池。

本申请基于2014年9月19日在日本提出申请的特愿2014-191181号并主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

近年来，由于电子设备小型化技术的快速发展，各种便携式电子设备正在普及。而且，对于这些便携式电子设备的电源即电池也要求小型化，能量密度高的非水电解质二次电池受到注目。

使用金属锂作为负极活性物质而形成的非水电解质二次电池具有虽能量密度非常高，但因充电时被称为枝晶的树枝状的结晶在负极上析出而使电池寿命短的特征。此外，在该非水电解质二次电池中，枝晶生长而达到正极，有时引起内部短路，安全性也存在问题。因而，作为替代金属锂的负极活性物质，已使用可嵌入、脱嵌锂的碳材料，特别是石墨质碳。

为提高非水电解质二次电池的能量密度，尝试了在负极活性物质中使用锂嵌入容量大、密度高的物质。作为这样的物质，例如可列举出硅、锡等与锂合金化的元素及非晶质硫属化合物。在这些物质中，硅可嵌入锂至锂原子相对于硅原子的原子比即Li/Si达到4.4。因此，该负极活性物质(硅)的单位质量的负极容量为石墨质碳的大约10倍。

硅具有与充放电循环中的锂的嵌入脱嵌相伴而体积发生较大变化的特征。伴随着该硅的体积变化，负极的体积也变化，在非水电解质二次电池的内部发生短路。其结果是，非水电解质二次电池有时达到偏离通常的充放电使用范围的过放电状态。在非水电解质二次电池达到过放电状态时，电极的电阻上升，产生过剩通电或电压下降。因此，产生非水电解质二次电池的温度上升，循环寿命下降的问题。

发明内容

本发明要解决的课题是，提供一种能够抑制与充放电循环中的锂的嵌入脱嵌相伴的含有硅及硅氧化物的负极的体积变化，防止电池在内部发生短路的非水电解质二次电池用负极及具备其的非水电解质二次电池。

实施方式的非水电解质二次电池用负极含有集电体和形成于所述集电体上的含有第一粒子、第二粒子及粘结剂的电极合剂层。

所述第一粒子由硅、硅氧化物和碳质物构成。

所述第二粒子具有电子传导性，且具有1％以下的氧含量。

所述电极合剂层的特征在于，在其厚度方向上，与所述集电体接触的面的附近及与所述集电体接触的面的相反面附近的硅浓度高于中心部的硅浓度。

根据上述构成的非水电解质二次电池用负极，能够抑制与充放电循环中的锂的嵌入脱嵌相伴的含有硅及硅氧化物的负极的体积变化，防止在非水电解质二次电池的内部发生短路。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的负极的示意图。

图2是表示第2实施方式所涉及的非水电解质二次电池的示意图。

图3是表示第2实施方式所涉及的非水电解质二次电池的示意图。

图4是表示第2实施方式所涉及的非水电解质二次电池的示意图。

图5是表示第2实施方式所涉及的非水电解质二次电池的示意图。

图6是表示第3实施方式所涉及的电池包的概略立体图。

图7是表示第3实施方式所涉及的电池包的示意图。

图8是实施例1的负极合剂层的厚度方向上的截面的扫描式电子显微镜照片及表示负极合剂层的厚度方向上的硅及碳的浓度分布的图。

具体实施方式

以下，参照附图对非水电解质二次电池用负极及具备其的非水电解质二次电池的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

在第1实施方式中，提供一种具有集电体和形成于集电体上的含有第一粒子、第二粒子及粘结剂的电极合剂层的非水电解质二次电池用负极(以下略称为“负极”)。

以将本实施方式所涉及的负极应用于非水电解质二次电池的方式进行了说明，但本实施方式所涉及的负极可用于各种电池。

以下，参照图1对本实施方式所涉及的负极进行更详细的说明。

图1是表示本实施方式所涉及的负极的截面示意图。

本实施方式所涉及的负极10如图1所示，包含负极集电体11和负极合剂层12。

负极合剂层12是形成于负极集电体11的一个面11a上的由合剂而形成的层，该合剂含有包含第一粒子及第二粒子的非水电解质二次电池用负极材料(以下有时略称为“负极材料”)和粘结剂。负极合剂层12含有所述负极材料和粘结剂。粘结剂接合负极集电体11和负极合剂层12。此外，负极合剂层12也可以含有导电剂等添加剂。