[发明专利]锂离子二次电池用负极材料

说明书

一种锂离子二次电池用负极材料，其包含：复合体(A)，其Dv50为3.0μm以上且20.0μm以下、且含有颗粒(A1)、颗粒(A2)和碳质材料(A3)，所述颗粒(A1)由包含能吸储/释放锂离子的元素、且不含石墨的物质形成，Dn50为70nm以下，所述颗粒(A2)由包含石墨的物质形成，所述石墨的Dv50为3.0μm以上且20.0μm以下，BET比表面积为1.0m²/g以上且10.0m²/g以下，所述碳质材料(A3)为形成于颗粒(A1)的表面的有机物的碳化物；第1含石墨的物质(B)，其Dv50为5.0μm以上且20.0μm以下；和，第2含石墨的物质(C)，其Dv50为1.0μm以上且10.0μm以下，物质(B)的Dv50比物质(C)的Dv50大4.0μm以上。使用该负极材料而成的锂离子二次电池具有高的能量密度，且能兼顾高的电极密度与高的容量维持率。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池用的负极材料。更详细而言，本发明涉及用于具有高的能量密度、且能兼顾高的电极密度与高的容量维持率的锂离子二次电池的负极材料。

背景技术

由于以超过电子部件的节约电力化的速度推进便携式电子设备的多功能化而便携式电子设备的消耗电力增加。因此，强烈要求作为便携式电子设备的主电源的锂离子二次电池的高容量化和小型化为目前以上。另外，电动汽车的需求发展，对于用于其的锂离子二次电池也强烈要求高容量化。

为了应对这样的要求，提出了一种负极用材料，其是将Si颗粒与碳材料复合化而成的。然而，Si颗粒与碳材料的复合材料为高容量，但由于Si所特有的充电放电时的体积变化而大幅劣化。为了应对该情况，采用了Si的纳米颗粒化、涂布材料对Si的应用、异种金属对Si的掺杂等各种应对。实际上通过这些应对，逐渐维持高容量且改善循环寿命。

然而，复合材料中所含的Si、涂布材料中，产生如下问题：由于特有的电阻而可见电池性能降低，与Si单质、碳材料单质相比粒径大的复合材料在制作电极时不易被破坏，电极密度难以变大等。

因此，提出了如下方案：在制作电极时进一步加入不同于复合体的碳材料。例如专利文献1公开了一种锂离子二次电池用负极，其包含负极材料和作为助剂的石墨颗粒，所述负极材料含有复合颗粒，所述复合颗粒是使含有碳性物质A的第一颗粒和含有硅原子的第二颗粒用与前述碳性物质A不同的碳性物质B复合化而得到的；所述石墨颗粒的平均晶面间距d₀₀₂的值为0.335nm～0.347nm，体积平均粒径为1μm～20μm，前述第一颗粒为使多个扁平状的颗粒以取向面成为非平行的方式集合或结合而成的、具有孔的石墨颗粒，前述第二颗粒大量存在于比前述复合颗粒的内部更靠近其表面附近。

专利文献2公开了一种非水电解质二次电池，其使用用碳材料覆盖硅颗粒的表面而成的物质(A)与由碳材料形成的物质(B)的混合物作为负极材料，其特征在于，前述物质(A)的BET比表面积为1.0～10.0m²/g，且前述物质(A)的覆盖硅颗粒的表面的碳的以X射线衍射求出的平均晶面间距d₀₀₂为0.3354～0.35nm，且前述物质(A)中的碳覆盖量为5～60质量％，且前述物质(A)与前述物质(B)的合计量中的前述物质(B)的比率为0.5～40质量％。

专利文献3公开了一种非水二次电池，其特征在于，其具备负极、正极和非水电解液，所述负极使用选自Si、Sn和其化合物中的至少1种合金化材料和碳材料作为活性物质、且包含导电助剂，前述合金化材料包含SiO，前述合金化材料与前述导电助剂复合化，前述合金化材料与前述碳材料的总量中的前述合金化材料的比率为1～30重量％，前述合金化材料的平均粒径为前述碳材料的平均粒径的2/5以下。