[发明专利]非水电解液二次电池

说明书

一种非水电解液二次电池，至少包含正极活性物质层、多孔质膜和负极活性物质层。负极活性物质层至少包含石墨系碳材料和氧化硅。多孔质膜配置在正极活性物质层和负极活性物质层之间。多孔质膜至少包含陶瓷材料。负极活性物质层具有第1弹簧常数。多孔质膜具有第2弹簧常数。并且第2弹簧常数相对于第1弹簧常数的比超过1。

技术领域

本公开涉及非水电解液二次电池。

背景技术

日本特开2013-131486号公报公开了一种包含石墨系碳材料和氧化硅的负极活性物质层。

发明内容

作为非水电解液二次电池的负极活性物质，已知石墨系碳材料和氧化硅。氧化硅能够具有比石墨系碳材料大的比容量(单位质量的容量)。但是氧化硅在单独使用的情况下，尽管初期容量大，但循环容量维持率低。认为由于氧化硅与充放电相伴的体积变化大，因此由于充放电循环(充放电的反复)，会产生氧化硅(粒子)的开裂、电极的破裂等。

因此，进行了以下研究，通过混合使用石墨系碳材料和氧化硅，来得到相应的初期容量和循环特性。但是，在石墨系碳材料和氧化硅的混合体系中，存在循环容量维持率相对于氧化硅含量的下降幅度大的倾向。因此，认为难以兼具相应的初期容量和循环特性。

本公开的目的是在包含石墨系碳材料和氧化硅作为负极活性物质的非水电解液二次电池中，减小循环容量维持率相对于氧化硅含量的下降幅度。

以下，说明本公开的技术方案和作用效果。不过本公开的作用机理包含推定。不应根据作用机理的正确与否限定请求保护的的范围。

〔1〕本公开的非水电解液二次电池至少包含正极活性物质层、多孔质膜和负极活性物质层。负极活性物质层至少包含石墨系碳材料和氧化硅。多孔质膜配置在正极活性物质层和负极活性物质层之间。多孔质膜至少包含陶瓷材料。负极活性物质层具有第1弹簧常数。多孔质膜具有第2弹簧常数。并且第2弹簧常数相对于第1弹簧常数的比超过1。

图1是用于说明本公开的作用机理的第1概念图。

非水电解液二次电池中，正极活性物质层12和负极活性物质层22隔着多孔质膜30彼此相对。一般多孔质膜30由高分子材料(例如聚乙烯等)构成。多孔质膜30也被称为“隔板”。

负极活性物质层22包含石墨系碳材料1和氧化硅2。认为在石墨系碳材料1和氧化硅2的混合体系中，由于以下的机理，循环容量维持率相对于氧化硅2含量的下降幅度变大。

图1的第1状态是放电状态。在第1状态下石墨系碳材料1和氧化硅2电接触。图1的第2状态是充电状态。氧化硅2通过充电而大大膨胀。充电状态的氧化硅2能够具有与放电状态的氧化硅2相比约2.5倍的体积。认为由于氧化硅2的膨胀，负极活性物质层22的厚度增加。图1的多孔质膜30由比较软的高分子材料构成。因此认为通过增加负极活性物质层22的厚度，多孔质膜30的厚度减少。

图1的第3状态是放电状态。氧化硅2由于放电而大大收缩。但是，认为一度增加了的负极活性物质层22的厚度没有恢复到原来的厚度。结果，认为石墨系碳材料1和氧化硅2的电接触会断开。认为丧失了与石墨系碳材料1的接触的氧化硅2变得不能参与充放电。因此，认为循环容量维持率相对于氧化硅2含量的下降幅度变大。

图2是用于说明本公开的作用机理的第2概念图。

图2的多孔质膜30至少包含陶瓷材料。通过包含陶瓷材料，多孔质膜30能够具有比通常大的弹簧常数。认为弹簧常数大表示对于外力难以变形。认为弹簧常数大还表示外力被释放后，复原力大。

本公开的非水电解液二次电池中，多孔质膜30的弹簧常数(第2弹簧常数)相对于负极活性物质层22的弹簧常数(第1弹簧常数)的比超过1。即多孔质膜30的弹簧常数比负极活性物质层22的弹簧常数大。