非水電解質(zhì)二次電池用負(fù)極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及非水電解質(zhì)二次電池用負(fù)極。
【背景技術(shù)】
[0002] 正在研究作為裡二次電池的負(fù)極活性物質(zhì)使用含娃的材料。將含娃的材料用作活 性物質(zhì)時，在裡的吸藏?釋放時，由于活性物質(zhì)的體積膨脹?收縮，導(dǎo)致發(fā)生活性物質(zhì)的微 粉化、活性物質(zhì)自集電體的剝離。因此，存在電極內(nèi)的集電性降低、充放電循環(huán)特性變差的 問題。
[0003] 下述專利文獻(xiàn)1中公開了使用負(fù)極集電體附近的粘結(jié)劑的比例為遠(yuǎn)離負(fù)極集電體 的位置的粘結(jié)劑的比例的2.5倍W上的負(fù)極。
[0004] 下述專利文獻(xiàn)2中公開了通過作為活性物質(zhì)使用WSiOx表示的娃氧化物，在集電 體側(cè)配置氧濃度高的Si化、在其之上配置氧濃度低的Si化，從而抑制集電體的變形，降低由 短路造成的不良。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-200686號公報 [000引專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-107912號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的問題
[0010] 然而，專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)中，由于合劑層與集電體的密合性不 充分，存在因膨脹收縮而導(dǎo)致集電性降低、循環(huán)特性降低的問題。
[0011] 為了解決上述問題，本發(fā)明的非水電解質(zhì)二次電池用負(fù)極的特征在于，其為具備 集電體、含有第1活性物質(zhì)顆粒和粘結(jié)劑的第1合劑層W及含有第2活性物質(zhì)顆粒和粘結(jié)劑 的第2合劑層的裡二次電池用負(fù)極，第1合劑層設(shè)置在集電體上，第2合劑層設(shè)置在第1合劑 層上，第2合劑層具備多個柱部，在相鄰的一對前述柱部之間存在空隙，第2合劑層的充電時 的膨脹率大于第1合劑層的充電時的膨脹率，第1合劑層的導(dǎo)電率大于第2合劑層的導(dǎo)電率。 [00。]發(fā)明的效果
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，能夠制成初始充放電效率高且循環(huán)特性優(yōu)異的裡二次電池。
【附圖說明】
[0014] 圖1是示出本發(fā)明的實施方式的一個例子的負(fù)極的截面示意圖。
[0015] 圖2是示出本發(fā)明的實施方式的另一個例子的負(fù)極的截面示意圖。
[0016] 圖3是示出本發(fā)明的實施方式的另一個例子的負(fù)極的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0017] W下，對于本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。在實施方式的說明中參照的附圖是 示意性記載的，附圖中繪制的構(gòu)成要素的尺寸比率等有時會不同于實物。具體的尺寸比率 等應(yīng)斟酌W下的說明進(jìn)行判斷。
[0018] 使用本發(fā)明的實施方式的一個例子的負(fù)極的非水電解質(zhì)二次電池具備正極、負(fù) 極、含有非水溶劑的非水電解質(zhì)W及分隔件。
[0019] [負(fù)極]
[0020] W下，一邊參照圖1~圖3-邊對負(fù)極10進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021] 圖1的負(fù)極的含有第1活性物質(zhì)顆粒和粘結(jié)劑的第1合劑層12W接觸集電體11的方 式設(shè)置在集電體上，含有第2活性物質(zhì)顆粒和粘結(jié)劑的第2合劑層13設(shè)置在第1合劑層上。第 2合劑層13具備基座部和形成在基座部上的柱部。第2合劑層13的充電時的膨脹率大于第1 合劑層12的充電時的膨脹率。第1合劑層12的導(dǎo)電率大于第2合劑層13的導(dǎo)電率。
[0022] 由于第2合劑層13具有柱部，因此伴隨第2活性物質(zhì)顆粒的膨脹的第2合劑層13的 膨脹最大限度地被形成在柱部間的空間所吸收。由此，第2合劑層13與集電體11之間的應(yīng)力 減小。進(jìn)而，在第2合劑層13與集電體11之間W接觸集電體11的方式設(shè)置充電時的膨脹率小 于第2合劑層13的第1合劑層12時，能夠減小受應(yīng)力最大的合劑層與集電體的界面處的應(yīng) 力。通過上述方案，施加于集電體的應(yīng)力得到減小時，能夠抑制合劑層隨著充放電循環(huán)自集 電體剝離。
[0023] 為了減小施加于集電體的應(yīng)力，在第2合劑層與集電體之間W接觸集電體的方式 設(shè)置充電時的膨脹率小于第2合劑層的第1合劑層的情況下，第1合劑層的導(dǎo)電率小于第2合 劑層的導(dǎo)電率時，電池的初始效率降低。在集電體與界面之間配置導(dǎo)電性高的合劑層時， 即，在第2合劑層與集電體之間W接觸集電體的方式設(shè)置充電時的膨脹率小于第2合劑層的 第1合劑層時，通過使第1合劑層的導(dǎo)電率大于第2合劑層的導(dǎo)電率，能夠兼顧初始效率的提 高和循環(huán)特性的提高。
[0024] 如圖2所例示，第2合劑層13可W僅具備柱部。
[0025] 如圖3所例示，第1合劑層12具備與集電體接觸的基座部和形成在基座部的上的柱 部，第2合劑層13僅具備柱部，第2合劑層13的柱部可W形成在第1合劑層12的柱部上。
[0026] 作為第1活性物質(zhì)顆粒，優(yōu)選含有Si和0的物質(zhì)。作為運種物質(zhì)，可列舉出由Si化(X = 0.5~1.5)形成的顆粒。
[0027] Si化顆粒優(yōu)選其表面被無定形碳被覆。SiOx的電子電阻高，因此負(fù)荷特性降低。通 過用無定形碳被覆表面，能夠賦予電子傳導(dǎo)性，能夠提高合劑層的電導(dǎo)度。此外，與Si化比 較，碳的比表面積大，因此容易保持粘結(jié)劑。因此，通過使用W無定形碳被覆的Si化顆粒作 為設(shè)置在靠近集電體側(cè)的第2合劑層的第2活性物質(zhì)顆粒，能夠在靠近與集電體的界面的一 側(cè)配置更多的粘結(jié)劑。因此，能夠進(jìn)一步改善第2合劑層與集電體的密合性，能夠抑制第1合 劑層和第2合劑層自集電體剝離。
[00%]第2活性物質(zhì)顆粒優(yōu)選含有SiOx顆粒、Si顆?；騍i合金顆粒。作為Si合金，可列舉 出：娃與其它1種W上元素的固溶體、娃與其它1種W上元素的金屬間化合物、娃與其它1種 W上元素的共晶合金等。作為合金的制作方法，可列舉出：電弧烙煉法、液體驟冷法、機械合 金化法、瓣射法、化學(xué)氣相沉積法、般燒法等。尤其，作為液體驟冷法，可列舉出：單漉驟冷 法、雙漉驟冷法、W及氣體霧化法、水霧化法、圓盤霧化法等各種霧化法。
[0029] 作為第1活性物質(zhì)顆?；虻?活性物質(zhì)顆粒使用Si化顆粒時，優(yōu)選將炭黑、乙烘黑、 科琴黑、石墨W及它們的巧巾W上的混合物等碳材料共同用作負(fù)極活性物質(zhì)。
[0030] 第2合劑層13設(shè)置在第1合劑層12上包括:第2合劑層W第1合劑層與第2合劑層接 觸的方式設(shè)置在第1合劑層上的情況，和第2合劑層W第1合劑層與第2合劑層未接觸的方式 設(shè)置在比集電體上的第1合劑層更靠上側(cè)的情況。在第1合劑層12與第2合劑層13之間優(yōu)選 存在大于第1合劑層12的充電時的膨脹率、小于第2合劑層13的充電時的膨脹率的第3合劑 層(未圖示）。通過第3合劑層，能夠更進(jìn)一步減小施加于集電體的應(yīng)力。
[0031] 作為第1合劑層12與第2合劑層13的組合，可例示出：第1合劑層12為含有被碳被覆 的Si化顆粒的層、第2合劑層13為含有Si顆粒的層的情況，第1合劑層12為含有被碳被覆的 Si化顆粒和碳材料的層、第2合劑層13為含有Si顆粒的層的情況。此外，還可例示出第1合劑 層12和第2合劑層13均為含有被碳被覆的Si化顆粒和碳材料的層、第1合劑層12中的Si化顆 粒的質(zhì)量相對于Si化顆粒和碳材料的總質(zhì)量之比小于第2合劑層13中的Si化顆粒的質(zhì)量相 對于Si化顆粒和碳材料的總質(zhì)量之比的情況。
[0032] 第1合劑層12的厚度優(yōu)選為10皿W下，進(jìn)一步優(yōu)選為扣mW下。此外，第1合劑層12 的厚度優(yōu)選為上。使第1合劑層12的厚度過厚時，有時電池容量會降低。此外，第1合劑 層12的厚度過薄時，有時會無法充分提高循環(huán)特性。
[0033] 為了提高電極的能量密度，第2合劑層13的厚度優(yōu)選比第1合劑層厚。因此，優(yōu)選為 lOymW上，優(yōu)選為50ymW下。如圖1所例示，在第2合劑層13具備基座部和形成在基座部上的 柱部時，第2合劑層13中的基座部的厚度優(yōu)選為5~ΙΟμπι，形成在基座部上的柱部的厚度優(yōu) 選為10~50μπι。
[0034] 第2合劑層13中的柱部分優(yōu)選交錯排列。通過使柱部分交錯排列，可最大限度地利 用所形成的空隙。對柱部的形狀并沒有特別限定，與集電體的長度方向水平的方向的柱部 的截面可W是圓、正方形、其它形狀。與集電體的厚度方向水平的方向的柱的截面可W是長 方形、正方形、梯形及其它形狀。柱部間的間距（圖1的Ρ)優(yōu)選為35~130皿。柱部的直徑（圖1 的L)優(yōu)選為30~100μπι。第1合劑層12和第2合劑層13的密度優(yōu)選為0.7~1.7g/cm 3。
[0035] 第1活性物質(zhì)顆粒的平均粒徑化〇(中值粒徑)優(yōu)選為l