[发明专利]锂离子二次电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高容量且充放电循环特性优异的锂离子二次电池及其制造方法。

背景技术

作为电化学元件的一种的锂离子二次电池，具有能量密度高的特征，从而被研究用于便携设备、汽车、电动工具、电动椅子或家庭用、商用蓄电系统。尤其是，作为便携设备，作为手机或智能手机或平板电脑等的电源而得到广泛使用。

并且，锂离子二次电池，伴随着其所适用的机器的推广，在要求其高容量化的同时还要求提高各种电池特性。尤其是，因为是二次电池，强烈要求其充放电循环性能的提升。

通常，锂离子二次电池的负极活性物质中，广泛使用锂离子能够插入以及脱离的石墨等碳材料。另一方面，作为能够插入以及脱离更多Li离子的材料，Si或Sn或包含这些元素的材料也得以研究，尤其是SiO₂中分散有Si微粒的结构的SiO_x得到关注。另外，由于这些材料的导电性低，提出了在其粒子表面被覆碳等导体的结构(专利文献1、2)。

另外，含Si的负极材料由于其不可逆容量较高，由此优选将例如金属Li作为Li源预先使Li离子导入负极侧。现有方法中，通过将Li配置为与正负极的合剂层表相对，以使Li离子导入负极中(专利文献3～6)。

进一步，提出了如下方法，即，作为将碱金属离子在电极中进行预掺杂的方法，将正极与负极以及具有碱金属离子源的补偿电极以浸渍的方式配置于碱金属离子溶出的预掺杂用液体中，在电池电极与补偿电极之间连接直流电源，以使得直流电源产生的电场方向与电池电极的电极面的方向相同(专利文献7)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-47404号公报

专利文献2：日本特开2005-259697号公报

专利文献3：国际公开WO98/033227号公报

专利文献4：国际公开WO2007/072713号公报

专利文献5：日本特开2007-299698号公报

专利文献6：日本特开2015-060881号公报

专利文献7：日本特开2015-088437号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，如将含有Si的负极材料将材料S作为负极活性物质而使用的专利文献3、4、6所记载的，当使正负极的合剂层面相对来导入Li离子时，材料S因捕获Li离子从而极大地膨胀，导致负极合剂层从负极集电体脱落。

另外，如专利文献7所记载的，如果将电池电极浸渍于预掺杂用液体中后进行预掺杂，此后组装电池，则复杂从而操作性差。进一步，如果将电极完全浸渍于预掺杂用液体中则有可能在接头部析出Li。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种高容量且充放电循环特性优异的锂离子二次电池及其制造方法。

解决课题的手段

根据本发明的锂离子二次电池，包括：将正极与负极隔着隔膜积层而形成的积层电极体以及第3电极，该第3电极在Li离子向所述负极的掺杂时使用；所述积层电极体具有平面和与所述正极、所述负极以及所述隔膜的积层方向相平行的端面；所述负极在负极集电体的至少一个表面上具有负极合剂层，所述负极合剂层含有负极活性物质，所述负极活性物质含有包含Si的材料S，以所述负极合剂层中所含有的所有负极活性物质的总计为100质量％，所述材料S的含量为5质量％以上；所述正极在正极集电体的至少一个表面上具有正极合剂层，所述正极合剂层作为正极活性物质含有由Li和Li之外的金属M所构成的金属氧化物；所述第3电极配置为至少一部分与所述积层电极体的端面相对；在以0.1C的放电速率进行放电直至电压到达2.0V时，所述正极活物质中所含的Li与Li以外的金属M的摩尔比Li/M为0.8～1.05。