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JP2003123740A - Negative electrode for secondary battery, and secondary battery using the same - Google Patents

Negative electrode for secondary battery, and secondary battery using the same

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JP2003123740A
JP2003123740A JP2001320871A JP2001320871A JP2003123740A JP 2003123740 A JP2003123740 A JP 2003123740A JP 2001320871 A JP2001320871 A JP 2001320871A JP 2001320871 A JP2001320871 A JP 2001320871A JP 2003123740 A JP2003123740 A JP 2003123740A
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JP
Japan
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negative electrode
particles
secondary battery
lithium
oxide
Prior art date
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JP2001320871A
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Japanese (ja)
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JP3982230B2 (en
Inventor
Mitsuhiro Mori
満博 森
Koji Utsuki
功二 宇津木
Hirochika Yamamoto
博規 山本
Jiro Iriyama
次郎 入山
Tamaki Miura
環 三浦
Mariko Miyaji
麻里子 宮地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode for a lithium secondary battery capable of preventing the generation of a dendrite of lithium metal and alloy phase, the pulverization and the like of the electrode for a long period, and improving the energy density, the cycle life and the efficiency. SOLUTION: This negative electrode for the secondary battery has a structure wherein carbon material particles 2a (for example, graphite) capable of storing and releasing lithium ions, oxide particles 3a (for example, silicon oxide, aluminum oxide, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, lithium oxide, phosphoric acid compound and boric acid compound) capable of storing and releasing lithium, and particles 4a of metals (for example, silicon, aluminum, tin, indium and zinc) capable of alloying with lithium, are mixed on a collector 1a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池用負極お
よびその製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a negative electrode for a secondary battery and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】負極にリチウム金属またはリチウム合金
を用いた非水電解液リチウム二次電池は、リチウムイオ
ン二次電池の負極材料である黒鉛よりも、エネルギー密
度に優れ、起電力の大きな電池が得られる。しかしなが
ら、リチウム金属の場合、その表面において、樹枝状の
デンドライトが成長(体積変化)し、デンドライト中に
含まれる金属状リチウムが失活することにより、電池の
安全性に問題が生じたり、あるいは電池のサイクル特性
が劣化する等の問題が生じることがある。また、リチウ
ム合金の場合、充放電時における体積変化による微粉化
がサイクル劣化の大きな問題となっている。このよう
に、金属および合金負極の充放電時における体積変化を
制御することがこれらの負極の課題となっている。
2. Description of the Related Art A non-aqueous electrolyte lithium secondary battery using a lithium metal or a lithium alloy as a negative electrode is superior to graphite, which is a negative electrode material of a lithium ion secondary battery, in that it has a large energy density and a large electromotive force. can get. However, in the case of lithium metal, dendritic dendrites grow (volume change) on the surface thereof, and the metallic lithium contained in the dendrite is deactivated, causing a problem in battery safety, or There may occur a problem such as deterioration of cycle characteristics. Further, in the case of a lithium alloy, pulverization due to volume change during charging / discharging has become a serious problem of cycle deterioration. Thus, controlling the volume change of the metal and alloy negative electrodes during charge and discharge has been a challenge for these negative electrodes.

【0003】前記リチウム金属およびリチウム合金負極
の問題点を克服する手法として様々な手法が提案されて
きている。例えば、リチウム金属またはリチウム合金の
表面に、化学反応を利用してフッ化リチウム等からなる
皮膜を設けることによってデンドライトの生成を抑制す
ることが提案されている。
Various methods have been proposed as methods for overcoming the problems of the lithium metal and lithium alloy negative electrodes. For example, it has been proposed to suppress the generation of dendrites by providing a film of lithium fluoride or the like on the surface of lithium metal or a lithium alloy by utilizing a chemical reaction.

【0004】特開平7−302617号公報には、フッ
化水素酸を含有する電解液にリチウム負極を曝し、負極
をフッ化水素酸と反応させることによりその表面をフッ
化リチウムの皮膜で覆う技術が開示されている。フッ化
水素酸は、LiPFおよび微量の水の反応により生成
する。一方、リチウム負極表面には、空気中での自然酸
化により水酸化リチウムや酸化リチウムの皮膜が形成さ
れている。これらが反応することにより、負極表面にフ
ッ化リチウムの皮膜が生成するのである。しかしなが
ら、このフッ化リチウム皮膜は、電極界面と液との反応
を利用した形成されるものであり、副反応成分が皮膜中
に混入しやすく、均一な皮膜が得られにくい。また、水
酸化リチウムや酸化リチウムの皮膜が均一に形成されて
いない場合や一部リチウムがむきだしになっている部分
が存在する場合もあり、これらの場合には均一な薄膜の
形成ができないばかりか、水やフッ化水素等とリチウム
が反応することによる安全性の問題が生じる場合があ
る。また、反応が不十分であった場合には、フッ化物以
外の不要な皮膜が残り、イオン伝導性の低下を招く等の
悪影響が考えられる。更に、このような界面での化学反
応を利用してフッ化物層を形成する方法では、利用でき
るフッ化物や電解液の選択幅が限定され、安定な皮膜を
歩留まり良く形成することは困難であった。
Japanese Patent Laid-Open No. 7-302617 discloses a technique in which a lithium negative electrode is exposed to an electrolytic solution containing hydrofluoric acid, and the negative electrode is reacted with hydrofluoric acid to cover the surface with a film of lithium fluoride. Is disclosed. Hydrofluoric acid is produced by the reaction of LiPF 6 and a trace amount of water. On the other hand, a film of lithium hydroxide or lithium oxide is formed on the surface of the lithium negative electrode by natural oxidation in air. The reaction of these forms a film of lithium fluoride on the surface of the negative electrode. However, this lithium fluoride film is formed by utilizing the reaction between the electrode interface and the liquid, and side reaction components are easily mixed in the film, and it is difficult to obtain a uniform film. In addition, there is a case where the lithium hydroxide or lithium oxide film is not formed uniformly or there is a part where the lithium is exposed. In these cases, it is not possible to form a uniform thin film. However, there may be a safety problem due to the reaction of lithium with water or hydrogen fluoride. Further, if the reaction is insufficient, unnecessary films other than the fluorides may remain, and adverse effects such as a decrease in ionic conductivity may be considered. Furthermore, in the method of forming a fluoride layer by utilizing such a chemical reaction at the interface, it is difficult to form a stable film with a high yield because the selection range of usable fluorides and electrolytes is limited. It was

【0005】特開平8−250108号公報では、アル
ゴンとフッ化水素の混合ガスとアルミニウム−リチウム
合金とを反応させ、負極表面にフッ化リチウムの皮膜を
得ている。しかしながら、リチウム金属表面にあらかじ
め皮膜が存在する場合、特に複数種の皮膜が存在する場
合には反応が不均一になり易く、フッ化リチウムの皮膜
を均一に形成することが困難である。このため、十分な
サイクル特性のリチウム二次電池を得ることが困難とな
る。
In Japanese Patent Laid-Open No. 8-250108, a mixed gas of argon and hydrogen fluoride is reacted with an aluminum-lithium alloy to obtain a lithium fluoride film on the surface of the negative electrode. However, when a coating is present on the surface of the lithium metal in advance, particularly when a plurality of coatings are present, the reaction is likely to be non-uniform, and it is difficult to form a coating of lithium fluoride uniformly. Therefore, it is difficult to obtain a lithium secondary battery having sufficient cycle characteristics.

【0006】特開平11−288706号公報には、均
一な結晶構造すなわち(100)結晶面が優先的に配向
しているリチウムシートの表面に、岩塩型結晶構造を持
つ物質を主成分とする表面皮膜構造を形成する技術が開
示されている。こうすることにより、均一な析出溶解反
応すなわち電池の充放電を行うことができ、リチウム金
属のデンドライト析出を抑え、電池のサイクル寿命が向
上できるとされている。表面皮膜に用いる物質として
は、リチウムのハロゲン化物を有していることが好まし
く、LiCl、LiBr、LiIより選ばれる少なくと
も一種と、LiFとの固溶体を用いることが好ましいと
述べられている。具体的には、LiCl、LiBr、L
iIの少なくとも一種と、LiFとの固溶体皮膜を形成
するために、押圧処理(圧延)により作製した(10
0)結晶面が優先的に配向しているリチウムシートを、
塩素分子もしくは塩素イオン、臭素分子もしくは臭素イ
オン、ヨウ素分子もしくはヨウ素イオンのうち少なくと
も一種とフッ素分子もしくはフッ素イオンを含有してい
る電解液に浸すことにより非水電解質電池用負極を作成
している。この技術の場合、圧延のリチウム金属シート
を用いており、リチウムシートが大気中に曝され易いた
め表面に水分などに由来する皮膜が形成され易く、活性
点の存在が不均一となり、目的とした安定な皮膜を作る
ことが困難となり、デントライトの抑制効果は必ずしも
充分に得られなかった。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 11-288706 discloses a surface containing a substance having a rock salt type crystal structure as a main component on the surface of a lithium sheet in which a uniform crystal structure, that is, a (100) crystal plane is preferentially oriented. Techniques for forming a film structure are disclosed. By doing so, it is said that a uniform precipitation dissolution reaction, that is, charging / discharging of the battery can be carried out, dendrite precipitation of lithium metal can be suppressed, and the cycle life of the battery can be improved. It is described that the material used for the surface coating preferably has a lithium halide, and it is preferable to use a solid solution of at least one selected from LiCl, LiBr, and LiI and LiF. Specifically, LiCl, LiBr, L
In order to form a solid solution film of at least one of iI and LiF, it was prepared by pressing (rolling) (10
0) A lithium sheet whose crystal planes are preferentially oriented,
A negative electrode for a non-aqueous electrolyte battery is prepared by immersing it in an electrolytic solution containing at least one of chlorine molecule or chlorine ion, bromine molecule or bromine ion, iodine molecule or iodine ion and fluorine molecule or fluorine ion. In the case of this technology, a rolled lithium metal sheet is used, and since the lithium sheet is easily exposed to the atmosphere, a film derived from water or the like is easily formed on the surface, and the presence of active points becomes non-uniform. It became difficult to form a stable film, and the effect of suppressing Dentrite was not always sufficiently obtained.

【0007】また、リチウムを含有するケイ酸などの酸
化物については、特開平7−230800号公報、特開
平7−29602号公報、特開2000−77075号
公報等で公開されている。非晶質ケイ素酸化物を用いる
ことにより、結晶崩壊、不可逆物質の生成がないことが
開示されている。しかしながら、酸化物をそのまま用い
た負極の場合、不可逆容量が生じることにより高い充放
電効率を実現することが困難となる。また、数百回のサ
イクルを経た場合、デンドライト生成および微粉化が発
生することもある。
Further, oxides such as silicic acid containing lithium are disclosed in JP-A-7-230800, JP-A-7-29602 and JP-A-2000-77075. It is disclosed that the use of an amorphous silicon oxide does not cause crystal collapse and the formation of irreversible substances. However, in the case of the negative electrode using the oxide as it is, it becomes difficult to realize high charge / discharge efficiency due to irreversible capacity. Further, after several hundred cycles, dendrite formation and pulverization may occur.

【0008】さらに、上記従来技術は、次のような共通
する課題を有していた。すなわち、リチウムやその合金
からなる層の上にリチウムハロゲン化物またはガラス状
酸化物からなる皮膜を形成した場合、初期使用時にはデ
ントライトの抑制効果が一定程度得られるものの、繰り
返し使用していると、皮膜が劣化して保護膜としての機
能が低下する。これは、リチウムやその合金からなる層
はリチウムを吸蔵・放出することにより体積変化する一
方、その上部に位置するリチウムハロゲン化物等からな
る皮膜はほとんど体積変化しないため、上記層、皮膜お
よびこれらの界面に内部応力が発生することが原因と考
えられる。このような内部応力が発生することにより、
特にリチウムハロゲン化物等からなる皮膜の一部が破損
し、デンドライトの抑制機能が低下するものと考えられ
る。
Further, the above-mentioned conventional techniques have the following common problems. That is, when a film made of a lithium halide or a glassy oxide is formed on a layer made of lithium or an alloy thereof, although the effect of suppressing dendrite can be obtained to some extent in the initial use, when repeatedly used, The film deteriorates and the function as a protective film decreases. This is because the layer made of lithium or its alloy changes its volume by occluding / releasing lithium, while the film made of lithium halide or the like located on the upper side hardly changes its volume. It is considered that the internal stress is generated at the interface. By generating such internal stress,
In particular, it is considered that a part of the film made of lithium halide or the like is damaged and the dendrite suppressing function is deteriorated.

【0009】一方、複数の異なる負極材料を併用して負
極活物質層を構成する技術について、様々な検討が行わ
れている。
On the other hand, various studies have been conducted on a technique for forming a negative electrode active material layer by using a plurality of different negative electrode materials in combination.

【0010】特開2000−21392号公報には、主
負極材料として黒鉛、副負極材料として、炭素材料より
もLi放出電位が炭素材料よりも貴であるものを用いた
負極が開示されている。副負極材料としては、具体的に
は、SnやSiを含む複合酸化物が開示されている。こ
のような負極材料を用いることにより、放電末期に負極
電位が急激に上昇する問題が解決され、過放電によるサ
イクル特性および保存特性の劣化が改善されるとしてい
る。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-21392 discloses a negative electrode using graphite as a main negative electrode material and an auxiliary negative electrode material having a Li emission potential higher than that of a carbon material than that of a carbon material. As the auxiliary negative electrode material, specifically, a composite oxide containing Sn or Si is disclosed. It is said that the use of such a negative electrode material solves the problem that the negative electrode potential sharply rises at the end of discharge, and improves the deterioration of cycle characteristics and storage characteristics due to overdischarge.

【0011】また、特許第3055892号公報には、
リチウムと合金を形成し得る金属を担持した炭素粒子か
らなる導電助剤と、黒鉛と、非晶質炭素とを混合してな
る負極が開示されている。このような構成を採用すれ
ば、炭素粒子間に金属を介在させることとなり、電気伝
導性を向上させて充放電の速度を向上させるとともに放
電容量の向上を図ることができるとされている。
Further, Japanese Patent No. 3055892 discloses that
Disclosed is a negative electrode formed by mixing a conductive auxiliary agent composed of carbon particles supporting a metal capable of forming an alloy with lithium, graphite, and amorphous carbon. If such a configuration is adopted, a metal is interposed between the carbon particles, and it is said that the electrical conductivity can be improved, the charge / discharge speed can be improved, and the discharge capacity can be improved.

【0012】しかしながら、これらは、体積変化に伴う
負極の損傷等を防止するものではなかった。
However, these do not prevent damage to the negative electrode due to volume change.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】こうした状況に鑑み、
本発明は、リチウム金属負極のデンドライト生成や活物
質の微粉化等を長期にわたって防止し、エネルギー密
度、サイクル寿命と効率に優れたリチウム二次電池用負
極を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of these circumstances,
An object of the present invention is to provide a negative electrode for a lithium secondary battery, which is capable of preventing dendrite generation of a lithium metal negative electrode, pulverization of an active material, and the like for a long period of time, and which is excellent in energy density, cycle life and efficiency.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明によれば、(a)リチウムイオンを吸蔵、放出し得る
炭素材料粒子、(b)リチウムと合金化可能な金属粒子
および(c)リチウムイオンを吸蔵、放出し得る酸化物
粒子を含む活物質層を備えることを特徴とする二次電池
用負極が提供される。
According to the present invention for solving the above-mentioned problems, (a) carbon material particles capable of occluding and releasing lithium ions, (b) metal particles alloyable with lithium, and (c). Provided is a negative electrode for a secondary battery, which comprises an active material layer containing oxide particles capable of occluding and releasing lithium ions.

【0015】本発明は、上記(a)〜(c)の各粒子を
含む。これらはそれぞれリチウムを放出する際の電位が
異なる。すなわち、充電状態にある電池がリチウムを放
出する際の過程において、放出電位の低い順に、
(a)、(b)、次いで(c)の順にリチウムが放出さ
れる。リチウム放出電位が単一の負極材料を用いた場合
は、その電位において大量のリチウムが放出され、急激
な体積変化が発生して負極の損傷(活物質の微粉化等)
をもたらす原因となる。これに対して本発明では、
(a)〜(c)の各粒子に対応するリチウム放出電位
で、徐々にリチウムが放出されることとなり、こうした
問題が改善される。さらに、本発明においては、(a)
〜(c)がいずれも粒子として存在するため、体積変化
に伴う応力や歪みの発生を効果的に抑制できる。リチウ
ム放出電位の異なる複数の材料を用いたとしても、これ
らがそれぞれ層を構成し層構造をなしている場合は、異
種材料間の接触が面接触となり、充放電の過程で各層の
界面に残留応力、残留歪みが発生することとなる。これ
に対して本発明のように粒子の集合体とした場合は、異
種材料間の接触が粒子間の点接触となるので、残留応
力、残留歪みの発生が最小限に抑えられる。
The present invention includes the particles (a) to (c) described above. These have different potentials when releasing lithium. That is, in the process of releasing lithium from a battery in a charged state, in order of decreasing emission potential,
Lithium is released in the order of (a), (b), and then (c). When a negative electrode material with a single lithium emission potential is used, a large amount of lithium is released at that potential, causing a rapid volume change and damaging the negative electrode (eg, pulverization of the active material).
Cause to bring. On the other hand, in the present invention,
At the lithium emission potential corresponding to each of the particles (a) to (c), lithium is gradually released, and this problem is improved. Furthermore, in the present invention, (a)
Since all of (c) to (c) are present as particles, it is possible to effectively suppress the occurrence of stress and strain due to volume change. Even if multiple materials with different lithium emission potentials are used, if these materials each form a layer and have a layered structure, the contact between different materials becomes surface contact and remains at the interface of each layer during the charging and discharging process. Stress and residual strain will be generated. On the other hand, when the aggregate of particles is used as in the present invention, the contact between different materials is point contact between particles, so that the generation of residual stress and residual strain can be suppressed to the minimum.

【0016】さらに本発明においては、(a)〜(c)
の各粒子は、リチウム放出電位が異なるだけでなく、リ
チウムを放出する際の体積変化も相違する。体積変化
は、(b)が顕著に大きく、(a)および(c)は比較
的小さい。したがって、上記の順にリチウムの放出が起
こると、リチウム放出による体積変化は、小、大、小の
順に変遷する。このようにリチウム放出の過程におい
て、大きな体積変化と小さいな体積変化が交互に現れる
ようにすると、負極活物質の層等の残留歪み・残留応力
がより効果的に低減され、充放電効率や容量維持率が向
上する。
Further, in the present invention, (a) to (c)
Not only do the respective particles of No. 3 differ in the lithium emission potential, but also the change in volume when releasing lithium is different. The volume change is remarkably large in (b) and relatively small in (a) and (c). Therefore, when lithium is released in the above order, the volume change due to the lithium release changes in the order of small, large, and small. In this way, if large volume changes and small volume changes alternately appear in the process of lithium release, residual strain / residual stress of the negative electrode active material layer, etc. can be more effectively reduced, and charge / discharge efficiency and capacity can be reduced. The maintenance rate is improved.

【0017】以上のように、本発明に係る上記負極は、
リチウム放出電位およびリチウムによる体積変化の程度
の異なる3種類の活物質粒子を混合して負極を構成して
いるため、活物質層中の局所的応力集中を解消し、電池
特性、特にサイクル特性の向上が図られる。なお、上記
負極において、酸化物粒子(c)を金属粒子(b)を構
成する金属の酸化物を含む構成とすれば、充放電電位の
推移がよりなめらかになり、残留歪み・残留応力がより
効果的に低減される。
As described above, the negative electrode according to the present invention is
Since the negative electrode is formed by mixing three types of active material particles having different lithium emission potentials and the degree of volume change due to lithium, local stress concentration in the active material layer is eliminated, and battery characteristics, especially cycle characteristics, are reduced. Improvement is achieved. In addition, when the oxide particles (c) include the metal oxide forming the metal particles (b) in the above negative electrode, the transition of the charge / discharge potential becomes smoother, and the residual strain / residual stress becomes more Effectively reduced.

【0018】また本発明によれば、リチウム基準電位に
対し、リチウム放出電位が、(A)0.3V未満である
材料からなる粒子、(B)0.3V以上0.6V未満で
ある材料からなる粒子、および、(C)0.6V以上で
ある材料からなる粒子、を含む活物質層を備えることを
特徴とする二次電池用負極が提供される。
Further, according to the present invention, with respect to the lithium reference potential, (A) particles made of a material having a lithium emission potential of less than 0.3 V, and (B) a material having a lithium emission potential of 0.3 V or more and less than 0.6 V. A negative electrode for a secondary battery is provided, which comprises an active material layer containing the following particles and (C) particles made of a material having a voltage of 0.6 V or more.

【0019】この本発明によれば、0.3V未満という
低いリチウム放出電位の粒子を含むことにより、電極抵
抗の低減が図られる。また、低電位から高電位に推移す
るにともなってリチウムが段階的に放出されることとな
り、急激な体積変化を防止することができる。このた
め、活物質層中の局所的応力集中を解消し、電池特性の
向上が図られる。なお、粒子(C)のリチウム放出電位
の上限は特に制限がないが、たとえば1.3Vとするこ
とができる。上記発明において、粒子(A)、(B)お
よび(C)としては、たとえば、前述した(a)リチウ
ムイオンを吸蔵、放出し得る炭素材料粒子、(b)リチ
ウムと合金化可能な金属粒子、および(c)リチウムイ
オンを吸蔵、放出し得る酸化物粒子を用いることがで
き、粒子(A)として炭素材料粒子、粒子(B)として
金属粒子、粒子(C)として酸化物粒子を用いることが
できる。また、粒子(B)、(C)ともに金属粒子ある
いは酸化物粒子とすることもできる。
According to the present invention, the electrode resistance can be reduced by including particles having a low lithium emission potential of less than 0.3V. In addition, lithium is released stepwise as the potential changes from the low potential to the high potential, and abrupt volume change can be prevented. Therefore, local stress concentration in the active material layer is eliminated, and battery characteristics are improved. The upper limit of the lithium emission potential of the particles (C) is not particularly limited, but may be 1.3 V, for example. In the above invention, as the particles (A), (B) and (C), for example, the above-mentioned (a) carbon material particles capable of absorbing and releasing lithium ions, (b) metal particles capable of alloying with lithium, And (c) oxide particles capable of occluding and releasing lithium ions can be used, and carbon material particles can be used as the particles (A), metal particles can be used as the particles (B), and oxide particles can be used as the particles (C). it can. Further, both particles (B) and (C) may be metal particles or oxide particles.

【0020】また本発明によれば、上記負極を備えた二
次電池が提供される。この二次電池は、デンドライトの
発生や活物質の微粉化等が長期にわたって防止され、優
れたサイクル特性を発揮する。
Further, according to the present invention, there is provided a secondary battery including the above negative electrode. In this secondary battery, generation of dendrites and pulverization of active material are prevented for a long period of time, and excellent cycle characteristics are exhibited.

【0021】さらに本発明によれば、(a)リチウムイ
オンを吸蔵、放出し得る炭素材料粒子、(b)リチウム
と合金化可能な金属粒子および(c)リチウムを吸蔵、
放出し得る酸化物粒子と、結着剤とを溶媒に溶解または
分散してペーストを調製する工程と、該ペーストを集電
体上に塗布した後、乾燥する工程と、を含むことを特徴
とする二次電池用負極の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, (a) carbon material particles capable of occluding and releasing lithium ions, (b) metal particles capable of alloying with lithium and (c) occluding lithium,
And a step of preparing a paste by dissolving or dispersing the releasable oxide particles and a binder in a solvent, and applying the paste on a current collector, followed by drying. A method for producing a negative electrode for a secondary battery is provided.

【0022】この製造方法によれば、(a)〜(c)の
各粒子が結着剤とともに溶媒中に均一に分散され、この
結果、充放電過程において局所的に応力や歪みが発生す
ることが抑制され、サイクル特性等に優れる二次電池用
負極が得られる。
According to this manufacturing method, each of the particles (a) to (c) is uniformly dispersed in the solvent together with the binder, and as a result, stress or strain is locally generated in the charging / discharging process. And a negative electrode for a secondary battery having excellent cycle characteristics and the like is obtained.

【0023】この製造方法において、(a)、(b)お
よび(c)と結着剤とを、実質的に同時に、溶媒へ溶解
または分散することができる。このようにした場合、各
粒子がより均一に分散される。
In this production method, (a), (b) and (c) and the binder can be dissolved or dispersed in the solvent substantially simultaneously. In this case, the particles are more evenly dispersed.

【0024】また、本発明によれば、リチウム放出電位
が、(A)0.3V未満である材料からなる粒子、
(B)0.3V以上0.6V未満である材料からなる粒
子および(C)0.6V以上である材料からなる粒子
と、結着剤とを溶媒に溶解または分散してペーストを調
製する工程と、該ペーストを集電体上に塗布した後、乾
燥する工程と、を含むことを特徴とする二次電池用負極
の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, particles made of a material having a lithium emission potential (A) of less than 0.3 V,
A step of dissolving or dispersing (B) particles made of a material of 0.3 V or more and less than 0.6 V and (C) particles made of a material of 0.6 V or more, and a binder in a solvent to prepare a paste. And a step of applying the paste onto a current collector and then drying the paste, and a method for producing a negative electrode for a secondary battery, comprising:

【0025】この製造方法によれば、(A)〜(C)の
各粒子が結着剤とともに溶媒中に均一に分散され、この
結果、充放電過程において局所的に応力や歪みが発生す
ることが抑制され、サイクル特性等に優れる二次電池用
負極が得られる。なお、粒子(C)のリチウム放出電位
の上限は特に制限がないが、たとえば1.3Vとするこ
とができる。
According to this manufacturing method, each of the particles (A) to (C) is uniformly dispersed in the solvent together with the binder, and as a result, stress or strain locally occurs during the charge / discharge process. And a negative electrode for a secondary battery having excellent cycle characteristics and the like is obtained. The upper limit of the lithium emission potential of the particles (C) is not particularly limited, but may be 1.3 V, for example.

【0026】この製造方法において、(A)、(B)お
よび(C)と結着剤とを、実質的に同時に、溶媒へ溶解
または分散することができる。このようにした場合、各
粒子がより均一に分散される。
In this production method, (A), (B) and (C) and the binder can be dissolved or dispersed in the solvent substantially simultaneously. In this case, the particles are more evenly dispersed.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明において、粒子(a)、
(b)および(c)の合計に対する各粒子の成分比は特
に制限がないが、たとえば、粒子(a)を40質量%以
上90質量%以下、粒子(b)を5質量%以上50質量
%以下、粒子(c)を5質量%以上50質量%以下とす
ることが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, particles (a),
The component ratio of each particle to the total of (b) and (c) is not particularly limited, but for example, the particle (a) is 40% by mass or more and 90% by mass or less, and the particle (b) is 5% by mass or more and 50% by mass or more. Hereinafter, it is preferable that the content of the particles (c) is 5% by mass or more and 50% by mass or less.

【0028】また本発明において、粒子(A)、(B)
および(C)の合計に対する各粒子の成分比は特に制限
がないが、たとえば、粒子(A)を40質量%以上90
質量%以下、粒子(B)を5質量%以上50質量%以
下、粒子(C)を5質量%以上50質量%以下とするこ
とが好ましい。
In the present invention, the particles (A) and (B)
The component ratio of each particle to the total of (C) and (C) is not particularly limited, but, for example, 40% by mass or more of the particles (A) is used.
It is preferable that the content of the particles (B) be 5% by mass or more and 50% by mass or less, and the particles (C) be 5% by mass or more and 50% by mass or less.

【0029】本発明に係る二次電池用負極において、粒
子(a)、(b)および(c)の各粒子間、あるいは、
粒子(A)、(B)および(C)の各粒子間が、結着剤
により結着された構成とすることができる。本発明にお
いては、異種材料からなる上記粒子間の接触は点接触と
なっているため、互いに他の粒子を拘束することが少な
いが、たとえばある粒子に他の粒子を担持させた形態で
は、粒子間の接触面積が大きくなり、粒子間の拘束が大
きくなる。このため、活物質層中の残留応力、残留歪み
の低減効果が充分に得られない場合がある。
In the secondary battery negative electrode according to the present invention, between the particles (a), (b) and (c), or
The particles (A), (B) and (C) may be bound to each other with a binder. In the present invention, since the contact between the particles made of different materials is point contact, it is less likely to bind other particles to each other, for example, in the form in which one particle is carried other particles, The contact area between them becomes large, and the constraint between the particles becomes large. Therefore, the effect of reducing residual stress and residual strain in the active material layer may not be sufficiently obtained.

【0030】本発明において、酸化物粒子(c)は、金
属粒子(b)を構成する金属の酸化物である構成とする
ことができる。たとえば金属粒子(b)をシリコンと
し、酸化物粒子(c)を酸化シリコンとすることができ
る。このようにすれば、充放電過程においてリチウムの
吸蔵、放出が漸次的に起こり、活物質層が局所的に体積
変化することが抑制され、サイクル特性の改善効果がよ
り顕著となる。特に、金属粒子(b)および酸化物粒子
(c)が、いずれもシリコンを含有する構成とした場
合、高容量とサイクル特性の両立を図ることができる。
また、金属粒子(b)および酸化物粒子(c)が、いず
れもスズを含有する構成とした場合、サイクル特性が一
層向上する。
In the present invention, the oxide particles (c) may be an oxide of the metal forming the metal particles (b). For example, the metal particles (b) can be silicon and the oxide particles (c) can be silicon oxide. In this way, lithium is gradually occluded and released during the charging / discharging process, local volume change of the active material layer is suppressed, and the effect of improving cycle characteristics becomes more remarkable. In particular, when the metal particles (b) and the oxide particles (c) both contain silicon, both high capacity and cycle characteristics can be achieved.
Moreover, when both the metal particles (b) and the oxide particles (c) are made to contain tin, the cycle characteristics are further improved.

【0031】本発明において、酸化物粒子(c)は、金
属粒子(b)を構成する金属以外の金属の酸化物である
構成とすることもできる。このようにした場合、材料の
選択によっては、容量の向上とサイクル特性の改善の両
方をバランスよく実現することができる。
In the present invention, the oxide particles (c) may be an oxide of a metal other than the metal forming the metal particles (b). In such a case, depending on the selection of the material, it is possible to achieve both the improvement in capacity and the improvement in cycle characteristics in a well-balanced manner.

【0032】本発明において、金属粒子(b)の平均粒
子径は、炭素材料粒子(a)の平均粒子径および酸化物
粒子(c)の平均粒子径よりも小さい構成とすることが
できる。このようにすれば、充放電時にともなう体積変
化の小さい金属粒子(b)が相対的に小粒径となり、体
積変化の大きい炭素材料粒子(a)や酸化物粒子(c)
が相対的に大粒径となるため、デンドライト生成および
合金の微粉化がより効果的に抑制される。また、充放電
の過程で大粒径の粒子、小粒径の粒子、大粒径の粒子の
順にリチウムを吸蔵、放出されることとなり、この点か
らも、残留応力、残留歪みの発生が抑制される。
In the present invention, the average particle size of the metal particles (b) may be smaller than the average particle size of the carbon material particles (a) and the average particle size of the oxide particles (c). By doing so, the metal particles (b) having a small volume change due to charge / discharge have a relatively small particle diameter, and the carbon material particles (a) and the oxide particles (c) having a large volume change.
Has a relatively large particle size, so that dendrite formation and alloy pulverization are more effectively suppressed. Also, during charging / discharging, lithium particles are occluded and released in the order of large particle size, small particle size, and large particle size. From this point as well, the occurrence of residual stress and residual strain is suppressed. To be done.

【0033】本発明において、粒子(B)の平均粒子径
は、粒子(A)の平均粒子径および粒子(C)の平均粒
子径よりも小さい構成とすることができる。このように
すれば、充放電の過程で大粒径の粒子、小粒径の粒子、
大粒径の粒子の順にリチウムを吸蔵、放出されることと
なり残留応力、残留歪みの発生がより効果的に抑制され
る。粒子(B)の平均粒子径は、たとえば20μm以
下、より好ましくは15μm以下とする。
In the present invention, the average particle size of the particles (B) may be smaller than the average particle size of the particles (A) and the average particle size of the particles (C). By doing this, particles of large particle size, particles of small particle size,
Lithium is occluded and released in the order of large-diameter particles, so that the occurrence of residual stress and residual strain can be suppressed more effectively. The average particle diameter of the particles (B) is, for example, 20 μm or less, more preferably 15 μm or less.

【0034】本発明において、活物質層の上部にリチウ
ム金属層が設けられた構成とすることもできる。こうす
ることにより、炭素材料および酸化物材料の有する不可
逆容量を解消することができる。特に結晶欠陥、不均一
性のないアモルファスリチウムを成膜することにより、
高い充放電効率を実現できる。
In the present invention, the lithium metal layer may be provided on the active material layer. By doing so, the irreversible capacity of the carbon material and the oxide material can be eliminated. Especially by forming amorphous lithium film without crystal defects and non-uniformity,
High charging / discharging efficiency can be realized.

【0035】本発明において、炭素、酸化物、金属それ
ぞれ活物質として機能する一方、炭素材料は、電子伝導
性とリチウム合金反応時の体積変化を緩和させる効果、
酸化物はイオン伝導性と合金化における体積変化を緩和
させる効果をそれぞれ有している。また、充放電反応が
起きる電位が異なる炭素、酸化物、金属を混在させるこ
とにより、合金化による局所的な体積変化を抑制させる
効果がある。
In the present invention, the carbon material functions as an active material for each of carbon, oxide and metal, while the carbon material has an effect of reducing electronic conductivity and volume change at the time of a lithium alloy reaction,
The oxide has the effect of relaxing the ionic conductivity and the volume change during alloying. In addition, by mixing carbon, oxide, and metal having different potentials where the charge-discharge reaction occurs, there is an effect of suppressing local volume change due to alloying.

【0036】以下、図面を参照して本発明の好ましい実
施形態について説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0037】図1に本発明に係る負極の構造を示す。こ
の負極は、粒径の異なる炭素材料粒子、金属粒子、酸化
物粒子が均一に混ざり合った状態で形成されており、こ
の表面にリチウム金属が成膜されている。
FIG. 1 shows the structure of the negative electrode according to the present invention. This negative electrode is formed in a state in which carbon material particles, metal particles, and oxide particles having different particle diameters are uniformly mixed, and a lithium metal film is formed on the surface thereof.

【0038】リチウムの充放電反応に伴い、大きな体積
変化を示す金属相において、リチウムイオンを吸蔵、放
出し得る炭素材料と酸化物材料を含むことにより、金属
相で吸蔵・放出するべきリチウムの一部を吸蔵・放出
し、これにより金属もしくは合金の体積変化を低減する
ことができる。特に、炭素材料は金属、合金相で生じる
歪みエネルギーを吸収することができ、かつ粒子間の電
子伝導性を高めることができる。また、酸化物材料は金
属、合金相に円滑にリチウムイオンを移動させるリチウ
ムイオン伝導体としての効果があり、金属、合金相で生
じる歪みを吸収することができる。その結果、金属相に
おけるデンドライト析出、合金相の微粉化を防ぐことが
できる。
By including a carbon material and an oxide material capable of occluding and releasing lithium ions in the metal phase exhibiting a large volume change due to the charge and discharge reaction of lithium, one of lithium to be occluded and released in the metal phase is included. The part can be occluded and released, thereby reducing the volume change of the metal or alloy. In particular, the carbon material can absorb the strain energy generated in the metal or alloy phase, and can enhance the electron conductivity between particles. Further, the oxide material has an effect as a lithium ion conductor that smoothly moves lithium ions to the metal or alloy phase, and can absorb strain generated in the metal or alloy phase. As a result, dendrite precipitation in the metal phase and pulverization of the alloy phase can be prevented.

【0039】充放電時に最も体積変化の少ない炭素材料
の粒径を最も大きく、次に小さい粒径を酸化物とし、最
も体積変化の大きいリチウムと合金形成可能な金属の粒
径を最も小さくすることによってもより効果的にデンド
ライト生成および合金の微粉化を防ぐことができる。
The carbon material having the smallest volume change during charging / discharging has the largest particle size, and the second smallest particle size is an oxide, and the smallest particle size of the metal capable of forming an alloy with lithium having the largest volume change. Also more effectively prevents dendrite formation and alloy pulverization.

【0040】炭素粒子より粒径の小さい酸化物、酸化物
より粒径の小さいリチウムと合金可能な金属を均一に混
合することより、金属、合金相における体積変化をより
効果的に減少させることができる。
By uniformly mixing an oxide which has a particle size smaller than that of carbon particles and a lithium which has a particle size smaller than that of an oxide and a metal which can be alloyed with each other, the volume change in the metal or alloy phase can be more effectively reduced. it can.

【0041】さらに、充放電反応が起きる電位が異なる
炭素、酸化物、金属を混在させることにより、金属、合
金相における急激な体積変化を抑制させる効果がある。
Furthermore, by mixing carbon, oxide, and metal having different potentials for charge / discharge reaction, it is possible to suppress a rapid volume change in the metal or alloy phase.

【0042】炭素材料としては、リチウムを吸蔵する黒
鉛、非晶質炭素、ダイヤモンド状炭素、カーボンナノチ
ューブなど、あるいはこれらの複合物を用いることがで
きるが、このうち、特に黒鉛材料が好ましい。黒鉛材料
は、電子伝導性が高く、銅などの金属からなる集電体と
の接着性と電圧平坦性が優れている上、非晶質材料等よ
りも高い処理温度によって形成されるため含有不純物が
少なく、負極性能の向上に有利に働くからである。
As the carbon material, graphite that occludes lithium, amorphous carbon, diamond-like carbon, carbon nanotubes, or the like, or a composite thereof can be used, and among these, a graphite material is particularly preferable. Graphite materials have high electron conductivity, excellent adhesion to current collectors made of metals such as copper, and excellent voltage flatness, and are formed at higher processing temperatures than amorphous materials, etc. Is less, and it works advantageously for improving the negative electrode performance.

【0043】リチウム金属と合金を形成する金属は、例
えばAl、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、B
a、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、Laなどと
の2元または3元以上の合金により構成される。リチウ
ム合金としては、特にアモルファス状合金が好ましい。
これは、アモルファス構造により結晶粒界、欠陥といっ
た不均一性に起因する劣化が起きにくいためである。
The metal forming an alloy with lithium metal is, for example, Al, Si, Pb, Sn, In, Bi, Ag, B.
It is composed of a binary or ternary or more alloy with a, Ca, Hg, Pd, Pt, Te, Zn, La and the like. As the lithium alloy, an amorphous alloy is particularly preferable.
This is because the amorphous structure hardly causes deterioration due to nonuniformity such as grain boundaries and defects.

【0044】酸化物としては、酸化シリコン、酸化アル
ミニウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化
リチウム、リン酸、ホウ酸のいずれか、あるいはこれら
の複合物を用いてもよく、特に酸化シリコンを含むこと
が好ましい。構造としてはアモルファス状態であること
が好ましい。これは、酸化シリコンが安定で他の化合物
との反応を引き起こさないため、またアモルファス構造
が結晶粒界、欠陥といった不均一性に起因する劣化を導
かないためである。成膜方法としては、蒸着法、CVD
法、スパッタリング法などの方法を用いることができ
る。
As the oxide, any one of silicon oxide, aluminum oxide, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, lithium oxide, phosphoric acid, boric acid, or a mixture thereof may be used. In particular, silicon oxide is used. It is preferable to include. The structure is preferably in an amorphous state. This is because silicon oxide is stable and does not cause a reaction with other compounds, and the amorphous structure does not lead to deterioration due to nonuniformity such as grain boundaries and defects. As the film forming method, vapor deposition method, CVD
A method such as a sputtering method or a sputtering method can be used.

【0045】該負極表面に形成されるリチウム金属は、
炭素材料、酸化物材料が有する不可逆容量を生じるサイ
トを消滅させることができる。これにより、充放電効率
の低下を防ぐことができる。特に、アモルファス状リチ
ウム金属が好ましい。これは、アモルファス構造により
結晶粒界、欠陥といった不均一性に起因する劣化が起き
にくいためである。
The lithium metal formed on the surface of the negative electrode is
Sites that generate irreversible capacity of carbon materials and oxide materials can be eliminated. This can prevent a decrease in charge / discharge efficiency. Amorphous lithium metal is particularly preferable. This is because the amorphous structure hardly causes deterioration due to nonuniformity such as grain boundaries and defects.

【0046】本発明の負極において、酸化還元電位の異
なる炭素材料、合金材料、酸化物材料を組み合わせるこ
とにより、平坦な充放電カーブが得られ、充放電時にお
ける体積変化を低減することができる。このように、酸
化物または炭素材料が両方あることが好ましいが、どち
らか一方のみでも良い。また、リチウム金属は該負極の
全面を覆うことが好ましいが、一部を覆う形態でもよ
い。リチウム金属は負極表面に接して形成されることが
好ましい。このようにすることによって、酸化物乃至炭
素材料の不可逆容量の減少させる効果が大となる。
In the negative electrode of the present invention, by combining a carbon material, an alloy material and an oxide material having different redox potentials, a flat charge / discharge curve can be obtained and the volume change during charge / discharge can be reduced. As described above, it is preferable that both the oxide material and the carbon material are present, but only one of them may be used. Further, the lithium metal preferably covers the entire surface of the negative electrode, but may have a form of covering a part thereof. The lithium metal is preferably formed in contact with the surface of the negative electrode. By doing so, the effect of reducing the irreversible capacity of the oxide or carbon material becomes large.

【0047】なお、酸化物の粒径を、黒鉛の粒径の1/
3以下とし、リチウムと合金を形成する金属の粒径を、
酸化物の粒径の1/2以下とするのがよい。粒径をこの
ように制御すれば、金属および合金相の体積膨脹の緩和
効果が充分に得られ、エネルギー密度、サイクル寿命と
効率のバランスに優れた二次電池が得られる。
The particle size of the oxide is 1 / the particle size of graphite.
3 or less, the particle size of the metal forming an alloy with lithium,
It is preferable that the particle size be 1/2 or less of the particle size of the oxide. If the particle size is controlled in this way, a volume expansion relaxation effect of the metal and alloy phases can be sufficiently obtained, and a secondary battery having an excellent balance of energy density, cycle life and efficiency can be obtained.

【0048】炭素材料、酸化物は、いずれかもしくは混
合させた形で、20%〜80%含まれる。なお、リチウ
ム合金において、合金中に占めるリチウムの割合は充放
電反応とともに最小で10%、最大で90%まで変化す
る。
The carbon material and the oxide are contained in an amount of 20% to 80% in either or mixed form. In a lithium alloy, the proportion of lithium in the alloy changes with charge / discharge reaction to a minimum of 10% and a maximum of 90%.

【0049】リチウム金属は、融液冷却方式、液体急冷
方式、アトマイズ方式、真空蒸着方式、スパッタリング
方式、プラズマCVD方式、光CVD方式、熱CVD方
式、ゾルーゲル方式、などの適宜な方式で形成すること
ができる。また、リチウム金属を負極表面に張り合わ
せ、溶融させることによって成膜しても良い。
Lithium metal should be formed by an appropriate method such as a melt cooling method, a liquid quenching method, an atomizing method, a vacuum evaporation method, a sputtering method, a plasma CVD method, a photo CVD method, a thermal CVD method, a sol-gel method. You can Alternatively, lithium metal may be laminated on the surface of the negative electrode and melted to form a film.

【0050】本発明に係る負極は、金属、合金相の体積
変化に対する柔軟性、イオン分布の均一性、物理的・化
学的安定性に優れる。その結果、デンドライト生成やリ
チウムの微粉化を効果的に防止することができ、サイク
ル効率と寿命が向上する。また、炭素材料、酸化物材料
に含まれる不可逆容量サイトは表面に成膜されたリチウ
ム金属によって消滅されるため、充放電効率が減少しな
い。
The negative electrode according to the present invention is excellent in flexibility with respect to volume changes of metals and alloy phases, uniformity of ion distribution, and physical / chemical stability. As a result, dendrite generation and lithium pulverization can be effectively prevented, and cycle efficiency and life are improved. Further, since the irreversible capacity site contained in the carbon material and the oxide material is eliminated by the lithium metal deposited on the surface, the charge / discharge efficiency does not decrease.

【0051】本発明のリチウム二次電池において用いる
ことのできる正極としては、リチウムを吸蔵、放出可能
な種々の材料、たとえばLiMO(ただしMは、少
なくとも1つの遷移金属を表す。)等の複合酸化物、具
体的には、LiCoO、LiNiO、Li
、LiMnO、LiNi1−y
など、または有機イオウ化合物、導電性高分子などをカ
ーボンブラック等の導電性物質、PVDF等の結着剤を
N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の溶剤と分散
混練したものをアルミニウム箔等の基体上に塗布したも
のを用いることができる。
Used in the lithium secondary battery of the present invention
As a positive electrode that can be used, it can store and release lithium
Various materials such as LixMOTwo(However, M is small
At least one transition metal is represented. ) Etc. complex oxides, ingredients
Physically, LixCoOTwo, LixNiOTwo, LixM
nTwoOFour, LixMnOThree, LixNiyC1-yO Two
Or organic sulfur compounds, conductive polymers, etc.
Carbon black or other conductive material, PVDF or other binder
Dispersion with solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)
If the kneaded material is applied to a substrate such as aluminum foil,
Can be used.

【0052】本発明に係るリチウム二次電池は、乾燥空
気または不活性ガス雰囲気において、負極および正極
を、セパレータを介して積層、あるいは積層したものを
捲回した後に、電池缶に収容したり、合成樹脂と金属箔
との積層体からなる可とう性フィルム等によって封口す
ることによって電池を製造することができる。なお、セ
パレータとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の
ポリオレフィン、フッ素樹脂等の多孔性フィルムが用い
られる。
In the lithium secondary battery according to the present invention, in a dry air or inert gas atmosphere, the negative electrode and the positive electrode are laminated via a separator, or the laminated product is wound and then housed in a battery can or A battery can be manufactured by sealing with a flexible film or the like made of a laminate of a synthetic resin and a metal foil. As the separator, a polyolefin such as polypropylene or polyethylene, or a porous film such as a fluororesin is used.

【0053】本発明における電解液としては、プロピレ
ンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(E
C)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボ
ネート(VC)等の環状カーボネート類、ジメチルカー
ボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DE
C)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピ
ルカーボネート(DPC)等の鎖状カーボネート類、ギ
酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族
カルボン酸エステル類、γ−ブチロラクトン等のγ−ラ
クトン類、1,2−エトキシエタン(DEE)、エトキ
シメトキシエタン(EME)等の鎖状エーテル類、テト
ラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環
状エーテル類、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキ
ソラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルム
アミド、ジオキソラン、アセトニトリル、プロピルニト
リル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリ
エステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、
スルホラン、メチルスルホラン、1,3−ジメチル−2
−イミダゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノ
ン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラ
ン誘導体、エチルエーテル、1,3−プロパンサルト
ン、アニソール、N−メチルピロリドン、フッ素化カル
ボン酸エステルなどの非プロトン性有機溶媒を一種又は
二種以上を混合して使用し、これらの有機溶媒に溶解す
るリチウム塩を溶解させる。リチウム塩としては、例え
ばLiPF、LiAsF、LiAlCl、LiC
lO、LiBF、LiSbF、LiCF
、LiCCO、LiC(CF
、LiN(CFSO、LiN(C
SO、LiB 10Cl10、低級脂肪族カルボ
ン酸カルボン酸リチウム、クロロボランリチウム、四フ
ェニルホウ酸リチウム、LiBr、LiI、LiSC
N、LiCl、イミド類などがあげられる。また、電解
液に代えてポリマー電解質を用いてもよい。
The electrolyte used in the present invention is propylene.
Carbonate (PC), ethylene carbonate (E
C), butylene carbonate (BC), vinylene carbo
Cyclic carbonates such as nate (VC), dimethyl car
Bonate (DMC), diethyl carbonate (DE
C), ethyl methyl carbonate (EMC), dipropy
Chain carbonates such as carbonate (DPC), gui
Aliphatics such as methyl acidate, methyl acetate, ethyl propionate
Γ-La, such as carboxylic acid esters and γ-butyrolactone
Ketones, 1,2-ethoxyethane (DEE), Etoki
Chain ethers such as simethoxyethane (EME), TET
Rings such as lahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran
Ethers, dimethyl sulfoxide, 1,3-diox
Solan, formamide, acetamide, dimethylform
Amide, dioxolane, acetonitrile, propylnit
Lil, nitromethane, ethyl monoglyme, triphosphate
Ester, trimethoxymethane, dioxolane derivative,
Sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2
-Imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidino
Amine, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran
Derivative, ethyl ether, 1,3-propanesalt
, Anisole, N-methylpyrrolidone, fluorinated calcium
One kind of aprotic organic solvent such as borate ester or
Mix and use two or more types and dissolve in these organic solvents.
Dissolve the lithium salt. As a lithium salt, for example
If LiPF6, LiAsF6, LiAlClFour, LiC
10Four, LiBFFour, LiSbF6, LiCFThreeS
OThree, LiCFourF9COThree, LiC (CFThreeS
OTwo)Two, LiN (CFThreeSOTwo)Two, LiN (CTwoF
5SOTwo)Two, LiB 10Cl10, Lower aliphatic carbo
Lithium carboxylate, Lithium chloroborane,
Lithium phenyl borate, LiBr, LiI, LiSC
Examples thereof include N, LiCl, and imides. Also electrolysis
A polymer electrolyte may be used instead of the liquid.

【0054】本発明に係る二次電池は、たとえば図2の
ような構造を有する。図2は、本発明に係る二次電池の
負極集電体の厚さ方向の概略拡大断面図である。正極
は、正極活物質を含有する層12が正極集電体11上に
成膜して成る。負極は、負極活物質を含有する層13が
負極集電体14上に成膜して成る。これらの正極と負極
は、電解液15、及び前記電解液15の中の多孔質セパ
レータ16を介して対向配置してある。多孔質セパレー
タ16は、負極活物質を含有する層13に対して略平行
に配置されている。
The secondary battery according to the present invention has a structure as shown in FIG. 2, for example. FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view in the thickness direction of the negative electrode current collector of the secondary battery according to the present invention. The positive electrode is formed by forming a layer 12 containing a positive electrode active material on the positive electrode current collector 11. The negative electrode is formed by forming a layer 13 containing a negative electrode active material on a negative electrode current collector 14. The positive electrode and the negative electrode are arranged so as to face each other with the electrolytic solution 15 and the porous separator 16 in the electrolytic solution 15 interposed therebetween. The porous separator 16 is arranged substantially parallel to the layer 13 containing the negative electrode active material.

【0055】本発明に係る二次電池の形状としては、特
に制限はないが、例えば、円筒型、角型、コイン型など
があげられる。
The shape of the secondary battery according to the present invention is not particularly limited, but examples thereof include a cylindrical shape, a square shape, and a coin shape.

【0056】[0056]

【実施例】(実施例1) (負極の作製および充放電曲線)本実施例1の負極の作
製について説明する。電池の構成については、図1を参
照する。本実施例では、負極集電体1aを銅箔、炭素材
料粒子2aを平均粒径40μmの黒鉛、酸化物粒子3a
を平均粒径13μmの酸化シリコン(SiOx)(0<x ≦
2)、金属粒子4aを平均粒径6μmのシリコン、リチ
ウム金属層5aを厚さ0.2μmのリチウム金属層とし
た。負極集電体1aの銅箔は厚さ10μmの電解銅箔を
使用した。炭素材料粒子2a、酸化物粒子3a、金属粒
子4aは、質量比20:40:40で、ポリフッ化ビニ
リデンと混合し、N−メチル−2−ピロリドンを溶剤と
して分散混練したものを銅箔1aに塗布し、乾燥、圧縮
することにより形成した。リチウム金属層5a層は真空
蒸着法により作製した。真空蒸着装置内を真空度10
−6〜10−5Paに減圧し、幅60mmのロールに、
電子ビームまたは抵抗加熱で蒸着した。このような手法
により、本実施例の負極が形成された。作製した負極の
容量は、黒鉛の容量(372mA/kg)とリチウム−シリ
コン合金の容量(1440mA/kg)と、酸化シリコンの
容量(1200mA/kg)を足し合わせたものとなる。
EXAMPLES (Example 1) (Production of negative electrode and charge / discharge curve) Production of the negative electrode of Example 1 will be described. For the structure of the battery, refer to FIG. In this embodiment, the negative electrode current collector 1a is a copper foil, the carbon material particles 2a are graphite having an average particle size of 40 μm, and the oxide particles 3a.
Is a silicon oxide (SiO x ) with an average particle diameter of 13 μm (0 <x ≦
2) The metal particles 4a were silicon having an average particle size of 6 μm, and the lithium metal layer 5a was a lithium metal layer having a thickness of 0.2 μm. As the copper foil of the negative electrode current collector 1a, an electrolytic copper foil having a thickness of 10 μm was used. The carbon material particles 2a, the oxide particles 3a, and the metal particles 4a were mixed with polyvinylidene fluoride at a mass ratio of 20:40:40 and dispersed and kneaded with N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a copper foil 1a. It was formed by applying, drying and compressing. The lithium metal layer 5a layer was produced by the vacuum evaporation method. The degree of vacuum in the vacuum vapor deposition device is 10
Reduce the pressure to -6 to 10 -5 Pa and roll to a width of 60 mm.
It was deposited by electron beam or resistance heating. The negative electrode of this example was formed by such a method. The capacity of the prepared negative electrode is the sum of the capacity of graphite (372 mA / kg), the capacity of lithium-silicon alloy (1440 mA / kg), and the capacity of silicon oxide (1200 mA / kg).

【0057】この負極とリチウム金属を対極としてコイ
ン型セルを作製して得られた充放電曲線を図3に示す。
1000mAh/gを超す大きな容量が得られ、電位平坦性
が良く、効率が高いことが分かる。電位平坦性が良いの
は、粒子の分散が均一かつ粒子間の密着性が高いためと
考えられる。また、リチウム金属を表面に成膜すること
により充放電効率が極めて高くなっていることがわか
る。
FIG. 3 shows a charge / discharge curve obtained by producing a coin cell using this negative electrode and lithium metal as a counter electrode.
It can be seen that a large capacity exceeding 1000 mAh / g is obtained, the potential flatness is good, and the efficiency is high. It is considered that the potential flatness is good because the particles are uniformly dispersed and the adhesion between the particles is high. Further, it can be seen that the charge / discharge efficiency is extremely increased by forming a film of lithium metal on the surface.

【0058】次に、対照実験として、活物質層を構成す
る粒子を変更したこと以外は上記と同様にして以下の2
種類のセルを作製し、充放電挙動を評価した。
Next, as a control experiment, the following 2 was carried out in the same manner as above except that the particles constituting the active material layer were changed.
Various types of cells were prepared and the charge / discharge behavior was evaluated.

【0059】まず、金属粒子4aを除いて、炭素材料粒
子2a(黒鉛)および酸化物粒子3a(酸化シリコン)
で活物質層を構成し、その上にリチウム金属層5aを設
け、負極を作製した。SiOと黒鉛の質量比は10:90
とし、これをポリフッ化ビニリデンを含んだN-メチル-2
-ピロリドン溶液に分散させスラリーを作製した。この
スラリーを銅箔上に塗布後、乾燥、圧縮することにより
負極を形成した。この負極に対して上記と同様にしてコ
イン型セルを構成し、充放電挙動を評価した。図4にそ
の結果を示す。図3と比較して、全般的に電圧が高くな
っている。負極の抵抗が増大したことによるものと考え
られる。このため、動作電圧が一定以上の使用可能領域
が狭くなり、この点からも実質的な電池容量が減少す
る。
First, except for the metal particles 4a, carbon material particles 2a (graphite) and oxide particles 3a (silicon oxide).
To form an active material layer, and a lithium metal layer 5a was provided thereon to prepare a negative electrode. The mass ratio of SiO and graphite is 10:90.
And N-methyl-2 containing polyvinylidene fluoride
-Slurry was prepared by dispersing in pyrrolidone solution. The slurry was applied onto a copper foil, dried and compressed to form a negative electrode. A coin-type cell was constructed for this negative electrode in the same manner as described above, and the charge / discharge behavior was evaluated. The results are shown in FIG. The voltage is generally higher than that in FIG. It is considered that this is because the resistance of the negative electrode increased. For this reason, the usable region where the operating voltage is above a certain level is narrowed, and the substantial battery capacity is reduced from this point as well.

【0060】さらに、炭素材料粒子2aを除き、酸化物
粒子3aとして酸化シリコン、金属粒子4aとしてPb-S
n合金を用いて活物質層を構成し、その上にリチウム金
属層5aを設け、負極を作製した。Pb-Sn合金とSiOを質
量比55:40:5とした。上記と同様にしてコイン型
セルを構成し、充放電挙動を評価した。図5にその結果
を示す。図5では、各粒子のリチウム放電電位に対応し
たプラトーが明確に現れている。このプラトーに対応す
る状態では、特定の粒子においてリチウムが吸蔵、放出
が起こるため、局所的に体積変化が生じ、デンドライト
や活物質の微粉化の原因となる。また、図5の充放電曲
線では、図3と比較して全般的に電圧が高くなってお
り、電池容量が減少している。また、図中左側の領域で
特に高電位となっているため、動作電圧が一定以上の使
用可能領域が狭くなり、この点からも実質的な電池容量
が減少する。
Further, except for the carbon material particles 2a, silicon oxide is used as the oxide particles 3a and Pb-S is used as the metal particles 4a.
An n-alloy was used to form an active material layer, and a lithium metal layer 5a was provided thereon to prepare a negative electrode. The mass ratio of Pb-Sn alloy and SiO was set to 55: 40: 5. A coin type cell was constructed in the same manner as described above, and the charge / discharge behavior was evaluated. The result is shown in FIG. In FIG. 5, the plateau corresponding to the lithium discharge potential of each particle is clearly shown. In a state corresponding to this plateau, lithium is occluded and released in specific particles, so that a volume change locally occurs, which causes dendrite or active material to be finely divided. Further, in the charge / discharge curve of FIG. 5, the voltage is generally higher and the battery capacity is decreased as compared with FIG. In addition, since the region on the left side of the drawing has a particularly high potential, the usable region where the operating voltage is above a certain level is narrowed, and from this point as well, the substantial battery capacity is reduced.

【0061】(電池の作製)この負極と、LiMn2O4を正
極とし、溶媒としてエチレンカーボネートとジエチルカ
ーボネート混合溶媒を用い、この溶媒中に1mol/L
のLiPFを溶解させることにより電解質溶液とし
た。そして、負極と正極とをセパレーターを介して積層
し、コイン型二次電池を作製した。
(Production of Battery) Using this negative electrode and LiMn 2 O 4 as a positive electrode, a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate was used as a solvent, and 1 mol / L was added to this solvent.
And an electrolyte solution by dissolving LiPF 6 in. Then, the negative electrode and the positive electrode were laminated with a separator interposed therebetween to produce a coin-type secondary battery.

【0062】(充放電サイクル試験)温度20℃におい
て、充電レート0.01C、放電レート0.02C、充
電終止電圧4.2V、放電終止電圧3.0Vとした。容
量維持率(%)は100サイクル後の放電容量(mA
h)を、10サイクル目の放電容量(mAh)で割った
値である。サイクル試験で得られた結果を下記表に示
す。
(Charge / Discharge Cycle Test) At a temperature of 20 ° C., the charge rate was 0.01 C, the discharge rate was 0.02 C, the charge end voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 3.0 V. Capacity retention rate (%) is the discharge capacity (mA) after 100 cycles.
It is a value obtained by dividing h) by the discharge capacity (mAh) at the 10th cycle. The results obtained in the cycle test are shown in the table below.

【0063】実施例1における初回充放電効率および容
量維持率は、比較例1のそれらよりも大きく上回ってい
る。特に、初回充放電効率の向上は、リチウム金属を成
膜したことによりかなり高くなっていることがわかる。
また、容量維持率の向上は、黒鉛層および酸化物層によ
り充放電に伴う体積変化が十分に抑えられたためと考え
られる。
The initial charge / discharge efficiency and capacity retention in Example 1 are much higher than those in Comparative Example 1. In particular, it can be seen that the improvement of the initial charge / discharge efficiency is considerably increased by forming the lithium metal film.
Further, it is considered that the increase in the capacity retention rate was due to the volume change due to charge / discharge being sufficiently suppressed by the graphite layer and the oxide layer.

【0064】[0064]

【表1】 [Table 1]

【0065】[0065]

【表2】 [Table 2]

【0066】(実施例2〜7)実施例1に示した構成に
代えて、上記表に示す材料で負極を構成し、実施例1と
同様にして負極及び電池を作製し評価した。下記表に示
す結果から、実施例に示した電池は、比較例1及び比較
例2〜5と比較して、初回充放電効率の向上および容量
維持率の向上していること、すなわちサイクル特性の改
善していることが確認された。
(Examples 2 to 7) Instead of the structure shown in Example 1, a negative electrode was made of the materials shown in the above table, and a negative electrode and a battery were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. From the results shown in the following table, the batteries shown in the examples have improved initial charge and discharge efficiency and improved capacity retention rate, that is, cycle characteristics as compared with Comparative Example 1 and Comparative Examples 2 to 5. It was confirmed that it was improved.

【0067】(実施例8〜14)実施例1〜7に示した
リチウム金属層5aが存在しない負極を作製し、実施例
1と同様の評価を行った。評価結果を下記表に示す。比
較例1〜10と比較して高い容量維持率を示しているこ
とがわかる。この結果からも黒鉛および酸化物の効果に
より、金属、合金相のデンドライト生成と微粉化を抑制
していることがわかる。ただし、リチウム金属を表面に
成膜しない場合、実施例1〜7と比較して初回充放電効
率が減少している。これは、黒鉛および酸化物の不可逆
容量に起因するためと思われる。
(Examples 8 to 14) Negative electrodes without the lithium metal layer 5a shown in Examples 1 to 7 were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in the table below. It can be seen that the capacity retention ratio is higher than those of Comparative Examples 1 to 10. These results also show that the effects of graphite and oxides suppress the dendrite formation and pulverization of the metal and alloy phases. However, when the lithium metal was not formed on the surface, the initial charge / discharge efficiency was reduced as compared with Examples 1-7. This is probably due to the irreversible capacity of graphite and oxide.

【0068】[0068]

【表3】 [Table 3]

【0069】[0069]

【表4】 [Table 4]

【0070】(比較例1)本比較例では、負極としてシ
リコン(金属粒子4a)を用い、炭素材料粒子2a、酸
化物粒子3aおよびリチウム金属層5aを形成しない負
極を用いたこと以外、実施例1と同様の電池を作製し、
実施例1と同様にサイクル特性を調べた結果を下記表に
示す。
Comparative Example 1 In this comparative example, silicon (metal particles 4a) was used as the negative electrode, and a negative electrode not forming the carbon material particles 2a, oxide particles 3a and lithium metal layer 5a was used. Make a battery similar to 1.
The results of examining the cycle characteristics as in Example 1 are shown in the table below.

【0071】(比較例2〜7)負極を表中に示す材料で
構成した以外、実施例1と同様の電池を作製し、実施例
1と同様にサイクル特性を調べた。下記表に結果を示
す。
(Comparative Examples 2 to 7) A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was made of the materials shown in the table, and the cycle characteristics were examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in the table below.

【0072】リチウム金属が表面に成膜された場合、初
回充放電効率が高くなること、また、黒鉛もしくは酸化
物のどちらか一方が存在している場合において、容量維
持率が高いことが分かる。これは、黒鉛もしくは酸化物
のどちらか一方が存在する場合でも金属、合金相の体積
変化を抑制する効果を有していることを示している。た
だし、黒鉛と酸化物の双方が存在している場合における
効果よりも劣ることを示している。
It can be seen that when the lithium metal is formed on the surface, the initial charge / discharge efficiency is high, and in the case where either graphite or oxide is present, the capacity retention rate is high. This indicates that even if either graphite or oxide is present, it has the effect of suppressing the volume change of the metal or alloy phase. However, it is shown to be inferior to the effect in the case where both graphite and oxide are present.

【0073】[0073]

【表5】 [Table 5]

【0074】[0074]

【表6】 [Table 6]

【0075】なお、表1〜6中で示した各電極材料のリ
チウム放出電位は、いずれも、リチウムを基準電位とし
て、炭素材料粒子2aは0.3V未満、金属粒子4aは
0.3V以上0.6V未満、酸化物粒子3aは0.6V
以上である。
The lithium emission potentials of the electrode materials shown in Tables 1 to 6 are all less than 0.3V for the carbon material particles 2a and 0.3V or more for the metal particles 4a with lithium as the reference potential. Less than 0.6V, oxide particles 3a 0.6V
That is all.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明によれば、リチウム金属またはリ
チウム合金を負極とした場合に得られる優れたエネルギ
ー密度、起電力等の特性を有するとともに、サイクル寿
命、安全性に優れたリチウム二次電池を得ることができ
る。
According to the present invention, a lithium secondary battery having excellent characteristics such as energy density and electromotive force obtained when lithium metal or a lithium alloy is used as a negative electrode and having excellent cycle life and safety is provided. Can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1に用いたリチウム二次電池の
負極部分の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a negative electrode portion of a lithium secondary battery used in Example 1 of the present invention.

【図2】本発明に係る二次電池の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a secondary battery according to the present invention.

【図3】本発明に係る負極の充放電曲線図である。FIG. 3 is a charge / discharge curve diagram of the negative electrode according to the present invention.

【図4】従来の負極の充放電曲線図である。FIG. 4 is a charge / discharge curve diagram of a conventional negative electrode.

【図5】従来の負極の充放電曲線図である。FIG. 5 is a charge / discharge curve diagram of a conventional negative electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a 負極集電体 2a 炭素材料粒子 3a 酸化物粒子 4a 金属粒子 5a リチウム金属層 11 正極集電体 12 正極活物質を含有する層 13 負極活物質を含有する層 14 負極集電体 15 電解質水溶液の電解液 16 多孔質セパレータ 1a Negative electrode current collector 2a Carbon material particles 3a oxide particles 4a metal particles 5a lithium metal layer 11 Positive electrode current collector 12 Layer containing positive electrode active material 13 Layer containing negative electrode active material 14 Negative electrode current collector 15 Electrolyte solution of electrolyte aqueous solution 16 Porous separator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 博規 東京都港区芝5丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 入山 次郎 東京都港区芝5丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 三浦 環 東京都港区芝5丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 宮地 麻里子 東京都港区芝5丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AK05 AK16 AL02 AL06 AL07 AL11 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ02 CJ22 DJ16 DJ18 HJ18 5H050 AA07 AA08 BA17 CA02 CA07 CA08 CA09 CA11 CA20 CB02 CB07 CB08 CB11 CB12 DA03 FA17 FA18 FA19 FA20 GA02 GA22 HA18    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiroki Yamamoto             5-7 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Jiro Iriyama             5-7 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Tamaki Miura             5-7 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company (72) Inventor Mariko Miyaji             5-7 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             Inside the company F term (reference) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AK05 AK16                       AL02 AL06 AL07 AL11 AL12                       AM03 AM04 AM05 AM07 CJ02                       CJ22 DJ16 DJ18 HJ18                 5H050 AA07 AA08 BA17 CA02 CA07                       CA08 CA09 CA11 CA20 CB02                       CB07 CB08 CB11 CB12 DA03                       FA17 FA18 FA19 FA20 GA02                       GA22 HA18

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)リチウムイオンを吸蔵、放出し得
る炭素材料粒子、(b)リチウムと合金化可能な金属粒
子および(c)リチウムイオンを吸蔵、放出し得る酸化
物粒子を含む活物質層を備えることを特徴とする二次電
池用負極。
1. An active material containing (a) carbon material particles capable of storing and releasing lithium ions, (b) metal particles capable of alloying with lithium, and (c) oxide particles capable of storing and releasing lithium ions. A negative electrode for a secondary battery, comprising a layer.
【請求項2】 請求項1に記載の二次電池用負極におい
て、粒子(a)、(b)および(c)の各粒子間が、結
着剤により結着されてなることを特徴とする二次電池用
負極。
2. The secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the particles (a), (b) and (c) are bound together by a binder. Negative electrode for secondary battery.
【請求項3】 請求項1または2に記載の二次電池用負
極において、前記酸化物粒子(c)が、酸化シリコン、
酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜
鉛、酸化リチウム、リン酸およびホウ酸からなる群から
選択される一または二以上の化合物または該化合物とリ
チウムの合金を含むことを特徴とする二次電池用負極。
3. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the oxide particles (c) are silicon oxide.
A secondary battery containing one or more compounds selected from the group consisting of aluminum oxide, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, lithium oxide, phosphoric acid and boric acid, or an alloy of the compound and lithium. Negative electrode.
【請求項4】 請求項1乃至3いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記酸化物粒子(c)が、アモルフ
ァス構造を有することを特徴とする二次電池用負極。
4. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the oxide particles (c) have an amorphous structure.
【請求項5】 請求項1乃至4いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記金属粒子(b)が、シリコン、
アルミニウム、スズ、インジウムおよび亜鉛からなる群
から選択される一または二以上の金属または該金属とリ
チウムとの合金からなることを特徴とする二次電池用負
極。
5. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the metal particles (b) are silicon,
A negative electrode for a secondary battery, comprising one or more metals selected from the group consisting of aluminum, tin, indium and zinc, or an alloy of the metals and lithium.
【請求項6】 請求項1乃至5いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記酸化物粒子(c)は、前記金属
粒子(b)を構成する金属の酸化物であることを特徴と
する二次電池用負極。
6. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the oxide particles (c) are oxides of the metal forming the metal particles (b). Negative electrode for secondary battery.
【請求項7】 請求項1乃至5いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記酸化物粒子(c)は、前記金属
粒子(b)を構成する金属以外の金属の酸化物であるこ
とを特徴とする二次電池用負極。
7. The secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the oxide particles (c) are oxides of metals other than the metal forming the metal particles (b). And a negative electrode for a secondary battery.
【請求項8】 請求項1乃至7いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記炭素材料粒子(a)が黒鉛から
なることを特徴とする二次電池用負極。
8. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the carbon material particles (a) are made of graphite.
【請求項9】 請求項1乃至8いずれかに記載の二次電
池用負極において、前記活物質層上にリチウム金属層が
設けられたことを特徴とする二次電池用負極。
9. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein a lithium metal layer is provided on the active material layer.
【請求項10】 請求項1乃至9いずれかに記載の二次
電池用負極において、金属粒子(b)の平均粒子径は、
炭素材料粒子(a)の平均粒子径および酸化物粒子
(c)の平均粒子径よりも小さいことを特徴とする二次
電池用負極。
10. The negative electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the average particle size of the metal particles (b) is
A negative electrode for a secondary battery, which is smaller than the average particle diameter of the carbon material particles (a) and the average particle diameter of the oxide particles (c).
【請求項11】 請求項1乃至9いずれかに記載の二次
電池用負極において、金属粒子(b)および酸化物粒子
(c)が、いずれもシリコンを含有することを特徴とす
る二次電池用負極。
11. The secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the metal particles (b) and the oxide particles (c) both contain silicon. Negative electrode.
【請求項12】 請求項1乃至9いずれかに記載の二次
電池用負極において、金属粒子(b)および酸化物粒子
(c)が、いずれもスズを含有することを特徴とする二
次電池用負極。
12. The secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the metal particles (b) and the oxide particles (c) both contain tin. Negative electrode.
【請求項13】 リチウム基準電位に対し、リチウム放
出電位が、(A)0.3V未満である材料からなる粒
子、(B)0.3V以上0.6V未満である材料からな
る粒子、および、(C)0.6V以上である材料からな
る粒子、を含む活物質層を備えることを特徴とする二次
電池用負極。
13. A lithium emission potential with respect to a lithium reference potential, (A) particles made of a material of less than 0.3 V, (B) particles made of a material of 0.3 V or more and less than 0.6 V, and (C) A negative electrode for a secondary battery, comprising an active material layer containing particles made of a material having a voltage of 0.6 V or more.
【請求項14】 請求項13に記載の二次電池用負極に
おいて、粒子(A)、(B)および(C)の各粒子間
が、結着剤により結着されてなることを特徴とする二次
電池用負極。
14. The negative electrode for a secondary battery according to claim 13, wherein the particles (A), (B) and (C) are bound together by a binder. Negative electrode for secondary battery.
【請求項15】 請求項13または14に記載の二次電
池用負極において、前記活物質層上にリチウム金属層が
設けられたことを特徴とする二次電池用負極。
15. The negative electrode for a secondary battery according to claim 13 or 14, wherein a lithium metal layer is provided on the active material layer.
【請求項16】 請求項13乃至15いずれかに記載の
二次電池用負極において、粒子(B)の平均粒子径は、
粒子(A)の平均粒子径および粒子(C)の平均粒子径
よりも小さいことを特徴とする二次電池用負極。
16. The negative electrode for a secondary battery according to claim 13, wherein the particles (B) have an average particle size of
A negative electrode for a secondary battery, which is smaller than the average particle diameter of the particles (A) and the average particle diameter of the particles (C).
【請求項17】 請求項1乃至16いずれかに記載の二
次電池用負極を具備することを特徴とする二次電池。
17. A secondary battery comprising the negative electrode for a secondary battery according to claim 1.
【請求項18】 (a)リチウムイオンを吸蔵、放出し
得る炭素材料粒子、(b)リチウムと合金化可能な金属
粒子および(c)リチウムを吸蔵、放出し得る酸化物粒
子と、結着剤とを溶媒に溶解または分散してペーストを
調製する工程と、該ペーストを集電体上に塗布した後、
乾燥する工程と、を含むことを特徴とする二次電池用負
極の製造方法。
18. (a) Carbon material particles capable of storing and releasing lithium ions, (b) metal particles capable of alloying with lithium, (c) oxide particles capable of storing and releasing lithium, and a binder. And a step of preparing a paste by dissolving or dispersing in a solvent, and after applying the paste on a current collector,
And a step of drying the negative electrode for a secondary battery.
【請求項19】 請求項18に記載の二次電池用負極の
製造方法において、前記粒子(a)、(b)および
(c)と前記結着剤とを、実質的に同時に、溶媒へ溶解
または分散することを特徴とする二次電池用負極の製造
方法。
19. The method for producing a negative electrode for a secondary battery according to claim 18, wherein the particles (a), (b) and (c) and the binder are substantially simultaneously dissolved in a solvent. Alternatively, a method for producing a negative electrode for a secondary battery, which comprises dispersing.
【請求項20】 リチウム放出電位が、(A)0.3V
未満である材料からなる粒子、(B)0.3V以上0.
6V未満である材料からなる粒子および(C)0.6V
以上である材料からなる粒子と、結着剤とを溶媒に溶解
または分散してペーストを調製する工程と、該ペースト
を集電体上に塗布した後、乾燥する工程と、を含むこと
を特徴とする二次電池用負極の製造方法。
20. The lithium emission potential is (A) 0.3 V.
Particles made of a material of less than (B) 0.3 V or more and 0.
Particles made of material that is less than 6V and (C) 0.6V
The method includes: a step of dissolving or dispersing particles made of the above materials and a binder in a solvent to prepare a paste; and a step of applying the paste on a current collector and then drying the paste. And a method for manufacturing a negative electrode for a secondary battery.
【請求項21】 請求項20に記載の二次電池用負極の
製造方法において、前記粒子(A)、(B)および
(C)と前記結着剤とを、実質的に同時に、溶媒へ溶解
または分散することを特徴とする二次電池用負極の製造
方法。
21. The method for producing a negative electrode for a secondary battery according to claim 20, wherein the particles (A), (B) and (C) and the binder are dissolved in a solvent substantially simultaneously. Alternatively, a method for producing a negative electrode for a secondary battery, which comprises dispersing.
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