锂二次电池用负极材料制造技术

锂二次电池用负极材料(1)由箔(2)或板形成，该箔(2)或板包含具有导电性的芯层(3)、和形成于芯层(3)的至少一面且成分的90质量％以上由Al构成的多孔层(4)。多孔层(4)的孔隙率为30～70vol％。形成于多孔层(4)中的孔(5)的孔径为0.1～15μm。藉由锂二次电池用负极材料(1)，能实现锂二次电池的循环寿命的长寿命化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锂二次电池用负极材料，更详细而言，涉及能大量且可逆地吸藏/释放Li离子的非水电解质二次电池用负极材料。这里，非水电解质二次电池包括使用将电解质溶解于有机溶剂而得的非水电解质的二次电池，以及使用高分子电解质、凝胶电解质等非水电解质的二次电池。
技术介绍
锂离子电池、锂聚合物电池等锂二次电池具有高能量密度，不仅被用作移动通信设备、便携式电子设备等的主电源，也作为大型的电力储存用电源或车载用电源而受到关注。作为该锂二次电池的负极，以往广泛使用由石墨、结晶度低的碳等各种碳材料形成的负极。然而，由碳材料形成的负极可使用的电流密度低，理论容量也不足。例如，作为碳材料之一的石墨的理论容量仅为372mAh/g，因此希望进一步高容量化。另一方面，已知将由金属Li形成的负极用于锂二次电池时能获得高理论容量，但也存在巨大的缺陷，即:在充电时，金属Li以树枝(dendrite)状在负极上析出，通过反复进行充放电而持续生长，到达正极侧而引起内部短路。而且，析出的树枝状金属Li的比表面积大，因此反应活性高，在其表面形成由不具有电子传导性的溶剂的分解产物形成的界面被膜，由此电池的内部电阻升高，充放电效率降低。由于该原因，使用由金属Li形成的负极的锂二次电池存在可靠性低、循环寿命短的缺点，尚未达到广泛实用化的阶段。由于该背景，希望开发出由除金属Li以外的材料形成的负极材料，该材料是与通用的碳材料相比放电容量更大的物质。例如，已知Sn、S1、Ag等元素、它们的氮化物、氧化物等能吸藏Li离子而与Li离子形成合金，其吸藏量显示出远大于各种碳材料的值。然而，将由Sn、S1、Ag等元素、它们的氮化物、氧化物等形成的负极用于锂二次电池时，在反复进行充放电循环的过程中，伴随着Li离子的吸藏/释放而在负极产生很大的膨胀/收缩，因为该膨胀/收缩而发生负极的开裂、微粉化。因此，使用由Sn、S1、Ag等元素、它们的氮化物、氧化物等上述物质形成的负极的锂二次电池的循环寿命缩短，无法用作实用电池。作为其对策，提出了一种负极材料，该负极材料将由容易吸藏/释放Li离子的金属和不进行吸藏/释放的金属构成的两相以上的合金作为负极材料，试图利用不进行吸藏/释放的金属来抑制吸藏/释放Li离子时的负极的膨胀/收缩以及由膨胀/收缩引起的负极的开裂、微粉化。例如，专利文献I中记载了一种负极材料，该负极材料由Li离子吸藏相α、以及由构成Li离子吸藏相α的元素和其它元素的金属间化合物或固溶体形成的相β构成，并且具有通过雾化法、骤冷辊法等使已选择了组成的原料的熔融金属骤冷凝固而成的组织；专利文献2中记载了一种由复合粉末形成的负极材料，该复合粉末通过将由A成分和B成分构成的原料物质混合、进行机械合金化处理而形成，所述A成分是选自Ag、Al、Au、Ca、Cu、Fe、In、Mg、Pd、Pt、Y、Zn、T1、V、Cr、Mn、Co、N1、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W 及稀土元素中的至少一种元素，所述B成分是选自Ga、Ge、Sb、Si及Sn中的至少一种元素。然而，由专利文献I及2记载的负极材料形成的负极中虽然能获得较大的初始放电容量，但无法有效地抑制在反复充放电的过程中产生的负极的膨胀/收缩以及由膨胀/收缩引起的负极的开裂、微粉化，未能实现循环寿命的长寿命化。专利文献1:日本特开2001-297757号公报专利文献2:日本特开2005-78999号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂二次电池用负极材料，该负极材料能够解决上述问题，吸藏/释放锂离子的量多，因此充电/放电容量大，并且因反复进行充电/放电而导致的容量降低少，能实现锂二次电池的循环寿命的长寿命化。本专利技术为了实现上述目的，包括以下方案。I) 一种锂二次电池用负极材料，其由箔或板形成，该箔或板包含具有导电性的芯层、和形成于芯层的至少一面且成分的90质量％以上由Al构成的多孔层，多孔层的孔隙率为 30 70vol%。2)如上述I)所述的锂二次电池用负极材料，其中，形成于多孔层中的孔的孔径为0.1 15 μ m03)如上述I)或2)所述的锂二次电池用负极材料，其中，在芯层的两面形成有多孔层，两个多孔层的厚度总计为总厚度的70 90%。4)如上述I)或2)所述的锂二次电池用负极材料，其中，仅在芯层的一面形成有多孔层，多孔层的厚度为总厚度的70 90%。5)如上述I) 4)中任一项所述的锂二次电池用负极材料，其中，多孔层由纯度99.9质量％以上的Al形成。6)如上述I) 5)中任一项所述的锂二次电池用负极材料，其中，多孔层的Al表面具有氧化被膜，该氧化被膜的厚度为20nm以下。7)如上述I) 6)中任一项所述的锂二次电池用负极材料，其中，芯层和多孔层由相同组成的材料形成。8) 一种锂二次电池，其具有负极，该负极由上述I) 7)中任一项所述的负极材料形成，且多孔层朝向正极侧配置。根据上述I) 7)的锂二次电池用负极材料，所述负极材料由箔或板形成，该箔或板包含具有导电性的芯层、和一体形成于芯层的至少一面且成分的90质量％以上由Al构成的多孔层，因此，在具有由该负极材料形成的负极的锂二次电池中，能大量地吸藏/释放Li离子，充电/放电容量增大。另外，因为多孔层的孔隙率为30 70Vol%，所以在具有由该负极材料形成的负极的锂二次电池中，充放电时的负极的膨胀/收缩被多孔层的孔有效地吸收。因此，因反复进行充电/放电而导致的容量下降变少，并且能有效地抑制由膨胀/收缩引起的负极的开裂、微粉化，能实现锂二次电池的循环寿命的长寿命化。并且，无需像专利文献I和2中记载的负极材料那样，在形成锂二次电池的负极时实施与粘结剂、导电助剂等混合、涂布于集电器的工序。根据上述2)的锂二次电池用负极材料，能更有效地吸收使用由该负极材料形成的负极的锂二次电池的充放电时的膨胀/收缩。根据上述3)及4)的锂二次电池用负极材料，多孔层的厚度相对于整体厚度的比例为70%以上，因此能进一步增大吸藏/释放Li离子的量，在具有由该负极材料形成的负极的锂二次电池中，充电/放电容量增大。另外，因为多孔层的厚度相对于整体厚度的比例为90%以下，所以能获得足够的机械强度，能防止制造具有由该负极材料形成的负极的锂二次电池时的负极的破损。根据上述5)的锂二次电池用负极材料，多孔层由纯度99.9质量％以上的Al形成，因此能进一步增大吸藏/释放Li离子的量，在具有由该负极材料形成的负极的锂二次电池中，充电/放电容量增大。根据上述6)的锂二次电池用负极材料，多孔层的Al表面具有氧化被膜，该氧化被膜的厚度为20nm以下，因此能抑制具有由该负极材料形成的负极的锂二次电池的内部电阻的升闻。根据上述7)的锂二次电池用负极材料，芯层和多孔层由相同组成的材料形成，因此在具有由该负极材料形成的负极的锂二次电池中，能防止在充放电时因芯层和多孔层的热膨胀系数的差异而导致两层剥离。根据上述8)的锂二次电池，能增大初始充放电容量，并且能减少因反复充放电而导致的容量降低。并且，该锂二次电池中，充放电时的负极的膨胀/收缩被多孔面的孔吸收，因此能有效地抑制由膨胀/收缩引起的负极的开裂、微粉化，能实现循环寿命的长寿命化。附图说明图1是表示本专利技术的锂二次电池用负极材料的第一实施方式的局部放大俯视图。图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.12 JP 2010-2293421.一种锂二次电池用负极材料，其由箔或板形成，所述箔或板包含具有导电性的芯层、和形成于芯层的至少一面且成分的90质量％以上由Al构成的多孔层，多孔层的孔隙率为30 70vol%。2.如权利要求1所述的锂二次电池用负极材料，其中，形成于多孔层中的孔的孔径为0.1 15 μ m03.如权利要求1或2所述的锂二次电池用负极材料，其中，在芯层的两面形成有多孔层，两个多孔层的厚度总计为总厚度的70 90%。4.如权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：久幸晃二，桥本大祐，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：
国别省市：