[发明专利]锂离子二次电池用负极活性物质、锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池

说明书

一种锂离子二次电池用负极活性物质，其包含在表面的一部分或全部中存在碳的硅氧化物粒子，使用波长0.15406nm的CuKα射线作为射线源时，源自Si的2θ＝27°～29°的X射线衍射峰强度相对于源自SiO₂的2θ＝20°～25°的X射线衍射峰强度之比(P_Si/P_SiO2)为1.0～2.6的范围，由273K时的二氧化碳吸附算出的比表面积小于或等于8.5m²/g。

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池用负极活性物质、锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池。

背景技术

目前已知，锂离子二次电池的负极活性物质主要使用石墨，但石墨在放电容量方面存在372mAh/g这样的理论上的容量极限。近年来，伴随手机、笔记本电脑、平板终端等移动设备的高性能化，期望开发出一种能够实现锂离子二次电池的进一步高容量化的负极活性物质。

以上述情况为背景，进行了用于将理论容量高于石墨的物质用作负极活性物质的研究。其中，硅氧化物的容量大，便宜且加工性良好，因此正在特别积极地进行关于其用作负极活性物质的研究。

例如，专利文献1中公开了如下的负极活性物质：在X射线衍射中观察到源自Si(111)的峰，基于该衍射线的半值宽度，通过Scherrer法求出的硅晶体的大小为1～500nm，且具有在硅系化合物中分散有硅微晶的结构，并且粒子的表面由碳被覆。

根据专利文献1的技术，通过将硅微晶或微粒分散于非活性且坚固的物质、例如二氧化硅中，进一步在其表面的至少一部分融合用于赋予导电性的碳，从而在确保表面的导电性的同时，成为对于随着锂的吸藏和释放而产生的硅体积变化而言稳定的结构。作为其结果，可得到长期稳定性，可改善初始效率。

另外，专利文献2中公开了如下的负极活性物质：硅氧化物粒子的表面由石墨皮膜被覆，石墨被覆量为3～40质量％，BET比表面积为2～30m²/g，并且石墨皮膜在拉曼分光光谱中的拉曼位移为1330cm^-1与1580cm^-1附近具有石墨结构特有的光谱。

根据专利文献2的技术，认为通过将被覆于能够吸藏、释放锂离子的材料表面的石墨皮膜的物性控制为特定范围，从而可得到能够达到市场所要求的特性水平的锂离子二次电池的负极。

另外，专利文献3中公开了如下的负极活性物质：通式SiO_x所表示的硅氧化物粒子的表面由经过热等离子体处理的碳皮膜所被覆。

根据专利文献3的技术，认为解决了作为硅氧化物的缺点的电极膨胀和因气体产生所引起的电池膨胀，可得到循环特性优异的负极活性物质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3952180号公报

专利文献2：日本专利第4171897号公报

专利文献3：日本特开2011-90869号公报

发明内容

发明所要解决的课题

今后，作为用于在适于移动设备等的高性能化的锂离子二次电池中应用的负极活性物质，需要不仅能够贮存大量的锂离子(充电容量高)，而且还能够更多地释放所贮存的锂离子。因此，作为有助于锂离子二次电池的进一步性能提高的负极活性物质，重要的是提高初始放电容量。除此之外，还要求进一步提高以充放电后的恢复率等为指标的锂离子二次电池的高温贮存特性。

本发明的一个方案是鉴于上述要求而完成的，其课题在于提供一种能够提高锂离子二次电池的初始放电容量和高温贮存特性的锂离子二次电池用负极活性物质、以及使用其的锂离子二次电池用负极和锂离子二次电池。

用于解决课题的方法