JP2007027102A - Anode for nonaqueous electrolyte solution secondary battery - Google Patents

Anode for nonaqueous electrolyte solution secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2007027102A
JP2007027102A JP2006165036A JP2006165036A JP2007027102A JP 2007027102 A JP2007027102 A JP 2007027102A JP 2006165036 A JP2006165036 A JP 2006165036A JP 2006165036 A JP2006165036 A JP 2006165036A JP 2007027102 A JP2007027102 A JP 2007027102A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
material layer
negative electrode
secondary battery
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006165036A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuma Nishida
琢磨 西田
Akihiro Motegi
暁宏 茂出木
Yoshiki Sakaguchi
善樹 坂口
Kiyotaka Yasuda
清隆 安田
Takeo Taguchi
丈雄 田口
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.)
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Mining and Smelting Co Ltd filed Critical Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority to JP2006165036A priority Critical patent/JP2007027102A/en
Publication of JP2007027102A publication Critical patent/JP2007027102A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anode for a nonaqueous electrolyte solution secondary battery capable of making an active material uniformly contribute to electrode reaction for a whole area in a thickness direction of an active material layer. <P>SOLUTION: The anode for the nonaqueous electrolyte solution secondary battery is provided with an active material layer containing a silicon-base material. An average peak position of an Si peak of Raman spectrum measured in a thickness direction of the active material layer after charge and discharge are carried out on the anode is 480 to 510 cm<SP>-1</SP>. When the active material layer is virtually divided into two in its thickness direction, an average peak position of one of the divided active material layer and that of the other divided active material layer are preferred to be 480 to 510 cm<SP>-1</SP>, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム二次電池等の非水電解液二次電池に用いられる負極、及び該負極を備えた非水電解液二次電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode used for a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium secondary battery, and a non-aqueous electrolyte secondary battery including the negative electrode.

リチウム二次電池の負極としては、黒鉛等のカーボン系材料を含む合剤を、アルミニウム箔等の集電体に塗工したものが広く用いられている。近年、カーボン系材料のリチウム吸蔵性能は理論値に近いレベルまで達しており、リチウム二次電池の大幅な容量向上のために、新たな負極活物質の開発が要請されている。そのような負極活物質として、シリコン系材料が提案されている。   As a negative electrode of a lithium secondary battery, a material in which a mixture containing a carbon-based material such as graphite is coated on a current collector such as an aluminum foil is widely used. In recent years, the lithium occlusion performance of carbon-based materials has reached a level close to the theoretical value, and development of a new negative electrode active material has been demanded in order to significantly increase the capacity of lithium secondary batteries. A silicon-based material has been proposed as such a negative electrode active material.

しかしシリコン系材料は電気伝導性に乏しいので、電極に電子伝導性を付与するための導電助剤が併用されることが一般的である。例えばシリコン系材料の粒子の表面を、Al、Ti、Fe、Ni等からなる微小な金属の粒子で被覆して、電極の電子伝導性を高めることが提案されている(特許文献1参照)。   However, since silicon-based materials are poor in electrical conductivity, a conductive aid for imparting electron conductivity to an electrode is generally used in combination. For example, it has been proposed to increase the electron conductivity of an electrode by coating the surface of silicon-based material particles with fine metal particles made of Al, Ti, Fe, Ni, or the like (see Patent Document 1).

また本出願人は先に、シリコン系材料の粒子の微粉化に起因する電極からの脱落を防止し、また電極に電子伝導性を付与する目的で、シリコン系材料の粒子間の空隙に、リチウム化合物の形成能の低い金属材料を浸透させた負極を提案した(特許文献2参照)。   In addition, the present applicant firstly prevented lithium from dropping from the electrode due to the pulverization of the particles of the silicon-based material, and added lithium to the voids between the particles of the silicon-based material for the purpose of imparting electronic conductivity to the electrode. A negative electrode infiltrated with a metal material having a low compound forming ability was proposed (see Patent Document 2).

特開平11−250896号公報JP-A-11-250896 特許第3612669号公報Japanese Patent No. 3612669

ところで、携帯電話やビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯用電子機器類の電源には、高容量の電池が求められている。電池の容量を高めるためには、高容量の活物質を用いると共に活物質の使用量を高める必要がある。しかし、活物質として前述のシリコン系材料を用いた場合、その使用量を高めるために活物質層を厚くすると、その電子伝導性の乏しさに起因して、活物質層の表面寄りの部位と、表面から遠い部位とで、電極反応に差が生じることがある。即ち、活物質層の表面寄りの部位では電極反応が起こりやすいのに対して、表面から遠い部位では電極反応が起こりにくくなる。その結果、充放電を繰り返すと、電池の容量維持率が次第に低下する傾向にある。   By the way, a high-capacity battery is required as a power source for portable electronic devices such as a mobile phone, a video camera, and a notebook personal computer. In order to increase the capacity of the battery, it is necessary to use a high-capacity active material and increase the amount of active material used. However, when the above-described silicon-based material is used as the active material, the thickness of the active material layer is increased in order to increase the amount of the active material. There may be a difference in electrode reaction between the part far from the surface. That is, an electrode reaction is likely to occur at a site near the surface of the active material layer, whereas an electrode reaction is less likely to occur at a site far from the surface. As a result, when charge and discharge are repeated, the capacity retention rate of the battery tends to gradually decrease.

従って本発明の目的は、充放電のサイクル特性が向上した非水電解液二次電池用負極を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery with improved charge / discharge cycle characteristics.

本発明は、シリコン系材料を含む活物質層を備えた非水電解液二次電池用負極において、
前記負極に対して充放電を行った後の、前記活物質層の厚み方向において測定されたラマンスペクトルのSiピークの平均ピーク位置が、480〜510cm-1であることを特徴とする非水電解液二次電池用負極を提供することにより前記目的を達成したものである。
The present invention relates to a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery including an active material layer containing a silicon-based material.
The non-aqueous electrolysis, wherein an average peak position of Si peak of Raman spectrum measured in the thickness direction of the active material layer after charging / discharging the negative electrode is 480 to 510 cm −1 The object is achieved by providing a negative electrode for a liquid secondary battery.

また本発明は、シリコン系材料の粒子を含む活物質層を備え、該活物質層における該粒子間に、リチウム化合物の形成能の低い金属材料が浸透しており、該金属材料が、pHが7.1〜11であるめっき浴を用いた電解めっきによって析出・浸透している非水電解液二次電池用負極を提供するものである。   Further, the present invention includes an active material layer containing particles of a silicon-based material, a metal material having a low lithium compound forming ability penetrates between the particles in the active material layer, and the metal material has a pH of The present invention provides a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery that has been deposited and permeated by electrolytic plating using a plating bath of 7.1 to 11.

更に本発明は、前記の負極を備えた非水電解液二次電池を提供するものである。   Furthermore, the present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery provided with the negative electrode.

本発明によれば、活物質層の厚み方向全域にわたって活物質を均一に電極反応に寄与させることができるので、電池の充放電サイクル特性が向上する。   According to the present invention, since the active material can be uniformly contributed to the electrode reaction over the entire thickness direction of the active material layer, the charge / discharge cycle characteristics of the battery are improved.

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。本発明の非水電解液二次電池用負極は、シリコン系材料を含む活物質層を備えている。シリコン系材料には、シリコン単体、シリコンと他の金属元素との化合物、シリコンの酸化物などが含まれる。これらの材料はそれぞれ単独で、或いはこれらを混合して用いることができる。前記の金属元素としては、例えばCu、Ag、Ni、Co、Cr、Fe、Ti、Pt、W、Mo及びAuからなる群から選択される1種類以上の元素が挙げられる。これらの金属元素のうち、Cu、Ag、Ni、Coが好ましく、特に電子伝導性に優れる点、及びリチウム化合物の形成能の低さの点から、Cu、Ag、Niを用いることが望ましい。特に好ましいシリコン系材料は、リチウムの吸蔵量の高さの点からSi又はSiO2であることが好ましい。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof. The negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes an active material layer containing a silicon-based material. Silicon-based materials include silicon alone, compounds of silicon and other metal elements, silicon oxides, and the like. These materials can be used alone or in combination. Examples of the metal element include one or more elements selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Co, Cr, Fe, Ti, Pt, W, Mo, and Au. Of these metal elements, Cu, Ag, Ni, and Co are preferable, and Cu, Ag, and Ni are preferably used from the viewpoint of excellent electronic conductivity and a low ability to form a lithium compound. A particularly preferable silicon-based material is preferably Si or SiO 2 in view of the high lithium storage capacity.

活物質層におけるシリコン系材料の形態に特に制限はない。例えば本出願人の先の出願に係る特許第3612669号公報に記載されているように、活物質層は、シリコン系材料の粒子を含む層であり得る。また、各種薄膜形成手段によって形成されたシリコン系材料の薄膜を活物質層として用いてもよい。そのような活物質層の例としては、例えば特開2003−17040号公報に記載のものが挙げられる。或いは、シリコン系材料の粒子の焼結体を活物質層として用いてもよい。そのような活物質層の例としては、例えば特開2002−260637号公報に記載のものが挙げられる。特に、活物質層は、シリコン系材料の粒子を含む層であることが、活物質層を厚く形成した場合であっても、該層の厚み方向にわたり均一に充放電を行い得る構造となり易いことから好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in the form of the silicon-type material in an active material layer. For example, as described in Japanese Patent No. 3612669 related to the previous application of the present applicant, the active material layer may be a layer containing particles of a silicon-based material. Further, a thin film of silicon material formed by various thin film forming means may be used as the active material layer. Examples of such an active material layer include those described in JP-A No. 2003-17040. Alternatively, a sintered body of silicon-based material particles may be used as the active material layer. Examples of such an active material layer include those described in JP-A-2002-260637. In particular, the active material layer is a layer containing particles of a silicon-based material, and even when the active material layer is formed thick, it is likely to have a structure that can be uniformly charged and discharged over the thickness direction of the layer. To preferred.

活物質層の厚みに特に制限はない。エネルギー密度の向上の点からは活物質層を厚くすることが有利である。尤も活物質層を厚くし過ぎると、活物質の脱落が起こりやすくなる。これらの観点から、活物質層の厚みは1〜200μm、特に10〜100、とりわけ15〜40μmであることが好ましい。本発明の負極は、活物質層の厚みが大きくても、活物質層の厚み方向全域にわたって活物質を均一に電極反応に寄与させることができる。この観点から、本発明は、活物質層の厚みが大きな負極に適用した場合に、効果が顕著に現れるものとなる。   There is no restriction | limiting in particular in the thickness of an active material layer. From the viewpoint of improving the energy density, it is advantageous to increase the thickness of the active material layer. However, if the active material layer is too thick, the active material is likely to fall off. From these viewpoints, the thickness of the active material layer is preferably 1 to 200 μm, more preferably 10 to 100, and particularly preferably 15 to 40 μm. In the negative electrode of the present invention, even if the thickness of the active material layer is large, the active material can contribute uniformly to the electrode reaction over the entire thickness direction of the active material layer. From this viewpoint, when the present invention is applied to a negative electrode having a large thickness of the active material layer, the effect becomes remarkable.

本発明の負極は、活物質層の厚み方向全域にわたって活物質が均一に電極反応に寄与し得ることで特徴付けられる。この特徴は、活物質層を対象として測定されたSiのラマンスペクトルの測定結果で表現される。ラマンスペクトルは、物質に光を当てて発生するラマン効果による散乱光を分光分析する手法である。Siの場合、結晶性シリコンとアモルファスシリコンは、元素分析では何れもSi単一元素として検知され、両者の区別ができない。これに対してラマンスペクトルを用いた分析では、Siの結晶性の違いに起因してスペクトルが相違することが知られている。そこで本発明においては、電極反応によってSiの結晶構造が変化することを利用して、活物質層の厚み方向についてSiのラマンスペクトルから、活物質層の厚み方向についてSiの結晶性を測定している。   The negative electrode of the present invention is characterized in that the active material can uniformly contribute to the electrode reaction over the entire thickness direction of the active material layer. This feature is expressed by the measurement result of the Raman spectrum of Si measured for the active material layer. The Raman spectrum is a technique for spectroscopically analyzing scattered light due to the Raman effect generated by applying light to a substance. In the case of Si, crystalline silicon and amorphous silicon are both detected as a single element of Si by elemental analysis and cannot be distinguished from each other. On the other hand, in the analysis using the Raman spectrum, it is known that the spectrum is different due to the difference in crystallinity of Si. Therefore, in the present invention, by utilizing the fact that the crystal structure of Si is changed by the electrode reaction, Si crystallinity is measured in the thickness direction of the active material layer from the Si Raman spectrum in the thickness direction of the active material layer. Yes.

図1には、結晶性シリコンとアモルファスシリコンを対象として測定されたラマンスペクトルのSiピークが示されている。この図から明らかなように、結晶性シリコンでは、約520.5cm-1付近をピーク位置とする単一のシャープなピークが観測される。一方、アモルファスシリコンでは、約480cm-1付近をピーク位置とするブロードなピークが観測される。これらのピーク位置及びピークの形状から、Siの結晶性の違いを測定することができる。 FIG. 1 shows Si peaks of Raman spectra measured for crystalline silicon and amorphous silicon. As is clear from this figure, in crystalline silicon, a single sharp peak having a peak position in the vicinity of about 520.5 cm −1 is observed. On the other hand, in the case of amorphous silicon, a broad peak having a peak position in the vicinity of about 480 cm −1 is observed. From these peak positions and peak shapes, the difference in crystallinity of Si can be measured.

本発明においては、充放電を行った後の負極を対象としてラマンスペクトルを測定する。この場合、充放電を1サイクル行った後の負極を対象としてラマンスペクトルを測定してもよく、或いは充放電を複数サイクル行った後にラマンスペクトルを測定することも技術的に可能である。尤も、過度に充放電を繰り返すと、活物質の膨張収縮に起因して負極の構造が変化し、測定の再現性を高めづらくなる傾向にある。この観点から、充放電の回数は少ない方が好ましい。具体的には3サイクル以下の充放電を行うことが好ましく、特に好ましくは充放電を1サイクル行った後の負極を対象として測定を行う。   In the present invention, the Raman spectrum is measured for the negative electrode after charge / discharge. In this case, the Raman spectrum may be measured for the negative electrode after one cycle of charge / discharge, or it is technically possible to measure the Raman spectrum after performing multiple cycles of charge / discharge. However, if charging and discharging are repeated excessively, the structure of the negative electrode changes due to expansion and contraction of the active material, and it tends to be difficult to improve the reproducibility of measurement. From this viewpoint, it is preferable that the number of times of charging / discharging is small. Specifically, it is preferable to perform charge / discharge of 3 cycles or less, and particularly preferably, measurement is performed on the negative electrode after one cycle of charge / discharge.

前記の条件下に充放電を行う場合、どの程度の深さで充放電を行うかによって、充放電後の負極の構造が変化する。本発明者らが検討したところ、測定の再現性を高める観点からは、負極に対して、負極最大容量の50%にあたる充放電を行った後にラマンスペクトルを測定することが最も好ましいことが判明した。これ以外の充放電条件を採用することも技術的には可能である。しかし、前記の条件で充放電を行うことが、最も再現性を高くし得ることが判明したので、前記の条件を採用することが好ましい。   When charging / discharging under the above-described conditions, the structure of the negative electrode after charging / discharging changes depending on the depth of charging / discharging. From the viewpoint of improving the reproducibility of the measurement, the present inventors have found that it is most preferable to measure the Raman spectrum after performing charge / discharge corresponding to 50% of the maximum capacity of the negative electrode with respect to the negative electrode. . It is technically possible to employ other charge / discharge conditions. However, since it has been found that performing recharging and discharging under the above conditions can achieve the highest reproducibility, it is preferable to employ the above conditions.

充放電の深さとは対照的に、使用する電解液の種類や対極の種類は、ラマンスペクトルの測定結果に本質的な影響を及ぼさないことが本発明者らの検討の結果判明した。従って、充放電を行う場合の電解液や対極の種類に特に制限はない。測定の再現性を一層高める観点からは、電解液としてエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの1:1体積%混合溶媒に1mol/lのLiPF6を溶解した溶液に、ビニレンカーボネートを2体積%外添したものを用い、対極としてLiCo1/3Ni1/3Mn1/32を用いることが好ましい。 In contrast to the depth of charge and discharge, the inventors have found that the type of electrolyte used and the type of counter electrode have no substantial effect on the Raman spectrum measurement results. Therefore, there are no particular restrictions on the type of electrolyte or counter electrode when charging / discharging. From the viewpoint of further improving the reproducibility of the measurement, 2% by volume of vinylene carbonate is externally added to a solution obtained by dissolving 1 mol / l LiPF 6 in a 1: 1 volume% mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate as an electrolytic solution. It is preferable to use LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 as the counter electrode.

1サイクルの充放電後、負極からラマンスペクトルの測定用試料を作製する。この手順は次の通りである。負極をエポキシ樹脂等の包埋用樹脂中に包埋し、樹脂を硬化させる。樹脂の硬化後に、負極をその厚み方向に切断して、活物質層の縦断面を露出させる。露出した断面をヤスリ及びバフ研磨紙にて鏡面研磨する。このようにして、測定用試料を得る。なお、これらの操作を、大気中で行った場合と、真空下ないし不活性ガス雰囲気下で行った場合とで、測定結果に実質的な違いが生じないことを本発明者らは確認している。   After one cycle of charge and discharge, a sample for measuring Raman spectrum is prepared from the negative electrode. This procedure is as follows. The negative electrode is embedded in an embedding resin such as an epoxy resin, and the resin is cured. After the resin is cured, the negative electrode is cut in the thickness direction to expose the longitudinal section of the active material layer. The exposed cross section is mirror polished with a file and buffing paper. In this way, a measurement sample is obtained. The present inventors have confirmed that there is no substantial difference in measurement results between these operations when performed in the air and when performed in a vacuum or an inert gas atmosphere. Yes.

得られた試料に対して、活物質層の厚み方向を少なくとも十等分する間隔でラマンスペクトルを測定する(この場合の測定数は11となる)。本発明においては測定装置として日本分光(株)製のレーザラマン分光光度計「NRS−2100」(商品名)を用いた。励起波長は514.5nmとした。なお、ラマンスペクトルの測定装置は一般に空間分解能が高いので、活物質層の厚み方向を少なくとも十等分する微小な間隔でラマンスペクトルを測定すること自体に何ら困難性はない。   A Raman spectrum is measured with respect to the obtained sample at an interval at least equal to the thickness direction of the active material layer (the number of measurements in this case is 11). In the present invention, a laser Raman spectrophotometer “NRS-2100” (trade name) manufactured by JASCO Corporation was used as a measuring apparatus. The excitation wavelength was 514.5 nm. In addition, since the Raman spectrum measuring apparatus generally has high spatial resolution, there is no difficulty in measuring the Raman spectrum at a minute interval that divides the thickness direction of the active material layer at least equally.

このようにして、活物質層の厚み方向にわたり等間隔でラマンスペクトルが測定される。次に、各位置において測定されたラマンスペクトルにおけるSiピークのピーク位置を測定する。測定結果の例を図2に示す。図2中、(1)で示される線は、本発明品(後述する実施例1)の負極に対して充放電を1サイクル行った後の測定結果を示している。(2)で示される線は、比較品(後述する比較例1)の負極に対して充放電を1サイクル行った後の測定結果を示している。(3)で示される線は、充放電を行う前の負極の測定結果を示している。なお、(3)で示される線は、本発明品及び比較品のどちらを測定しても同じ結果になる。この理由は、本発明品及び比較品のどちらも結晶形態が同じシリコン系材料を用いているからである。図2中、横軸は活物質層の厚みを表す。原点の位置が集電体との界面を示している。縦軸は、ラマンスペクトルにおけるSiピークのピーク位置の波数(cm-1)を示している。波数が大きいほどSiの結晶性が高く、小さいほど結晶性が低い、即ちアモルファスに近いことを意味している。 In this way, the Raman spectrum is measured at regular intervals over the thickness direction of the active material layer. Next, the peak position of the Si peak in the Raman spectrum measured at each position is measured. An example of the measurement result is shown in FIG. In FIG. 2, the line shown by (1) has shown the measurement result after performing 1 cycle of charging / discharging with respect to the negative electrode of this invention (Example 1 mentioned later). The line shown by (2) has shown the measurement result after charging / discharging 1 cycle with respect to the negative electrode of a comparative product (comparative example 1 mentioned later). The line shown by (3) has shown the measurement result of the negative electrode before charging / discharging. The line indicated by (3) gives the same result regardless of whether the product of the present invention or the comparative product is measured. This is because both the present invention product and the comparative product use silicon-based materials having the same crystal form. In FIG. 2, the horizontal axis represents the thickness of the active material layer. The position of the origin indicates the interface with the current collector. The vertical axis represents the wave number (cm −1 ) of the peak position of the Si peak in the Raman spectrum. The larger the wave number, the higher the crystallinity of Si, and the smaller the wavenumber, the lower the crystallinity, that is, closer to amorphous.

測定されたピーク位置の波数(cm-1)の和を算出し、算出された値を測定数で除す。これによって平均ピーク位置を算出する。本発明においては、この平均ピーク位置が480〜510cm-1、好ましくは495〜507cm-1となるように活物質層を形成することが必要である。 The sum of the wave numbers (cm −1 ) of the measured peak positions is calculated, and the calculated value is divided by the number of measurements. Thus, the average peak position is calculated. In the present invention, it is necessary to form the active material layer so that the average peak position is 480 to 510 cm −1 , preferably 495 to 507 cm −1 .

平均ピーク位置の技術的な意義を、活物質としてシリコンそのものを用いた場合を例にとり説明すると次の通りとなる。本発明の負極における活物質層に含まれているシリコンは、充放電前の状態では結晶状態になっている。この状態で測定された活物質層のラマンスペクトルにおけるSiピークの平均ピーク位置は、結晶性シリコンそのもののSiピーク位置である約520.5cm-1となる。この負極に対して充放電を1サイクル行うと、充放電に起因してシリコンがアモルファス化する。この場合、活物質層の厚み方向全域にわたって均一に充放電が行われると、シリコンは均一にアモルファス化するので、Siピークの平均ピーク位置は、充放電前のピーク位置である約520.5cm-1よりも小さくなる。これに対して、活物質層の厚み方向に関して、充放電が不均一に行われる場合には、活物質層の深部に存在するシリコンはアモルファス化の程度が低いか、又は極端な場合、殆どアモルファス化しない。その結果、Siピークの平均ピーク位置は、充放電前のピーク位置である約520.5cm-1とさほど変わらなくなる。そのような負極(図2における比較品の負極)では、活物質層表面付近の活物質のみが電池反応に寄与しているので、本発明の負極と比べ、活物質層表面付近の活物質の体積変化量が極端に大きくなる。その結果、活物質の微粉化及び脱落が生じやすく、負極が短命となる傾向がある。このように、活物質層の厚み方向におけるSiピークの平均ピーク位置は、活物質層の厚み方向において充放電が均一に行われているか否かの尺度となる。 The technical significance of the average peak position will be described as follows using silicon as an active material as an example. The silicon contained in the active material layer in the negative electrode of the present invention is in a crystalline state before charging / discharging. The average peak position of the Si peak in the Raman spectrum of the active material layer measured in this state is about 520.5 cm −1 , which is the Si peak position of the crystalline silicon itself. When one cycle of charging / discharging is performed on this negative electrode, silicon becomes amorphous due to charging / discharging. In this case, when charge / discharge is performed uniformly over the entire thickness direction of the active material layer, silicon is uniformly amorphized, so that the average peak position of the Si peak is about 520.5 cm which is the peak position before charge / discharge. Less than 1 . On the other hand, when charge and discharge are performed non-uniformly in the thickness direction of the active material layer, the silicon existing in the deep part of the active material layer has a low degree of amorphization or, in an extreme case, almost amorphous. Do not turn. As a result, the average peak position of the Si peak is not so different from about 520.5 cm −1 , which is the peak position before charging and discharging. In such a negative electrode (the negative electrode of the comparative product in FIG. 2), only the active material near the active material layer surface contributes to the battery reaction. Therefore, compared with the negative electrode of the present invention, the active material near the active material layer surface. Volume change becomes extremely large. As a result, the active material tends to be pulverized and dropped off, and the negative electrode tends to be short-lived. Thus, the average peak position of the Si peak in the thickness direction of the active material layer is a measure of whether charge / discharge is performed uniformly in the thickness direction of the active material layer.

本発明の負極において、Siピークの平均ピーク位置が510cm-1を超えると、活物質層の厚み方向において充放電が均一に行われず、充放電のサイクル特性が低下する。Siピークの平均ピーク位置の下限値は、アモルファスシリコンのSiピーク位置である約480cm-1との関係で自ずと決定され、現状では480cm-1が実質的に到達可能な下限値となる。 In the negative electrode of the present invention, when the average peak position of the Si peak exceeds 510 cm −1 , charge / discharge is not uniformly performed in the thickness direction of the active material layer, and charge / discharge cycle characteristics are deteriorated. The lower limit value of the average peak position of the Si peak is naturally determined in relation to about 480 cm −1 , which is the Si peak position of amorphous silicon. Currently, 480 cm −1 is the lower limit value that can be substantially reached.

活物質層の厚み方向全域にわたって均一に充放電が行われる場合には、当該厚み方向におけるSiピーク位置にばらつきがないことが好ましい。例えば、図2に示すグラフでは、本発明品の負極(図2中、(1)で示される線)では、活物質層の厚みによらずSiピーク位置はほぼ同位置になっている。これに対し、比較品の負極(図2中、(2)で示される線)では、集電体との界面表面に近づくに連れて、Siピーク位置が次第に大きくなっている(つまり、アモルファス化しなくなっている)。この観点から、活物質層をその厚み方向に仮想的に二分割したときに、Siピークのうち、二分割された活物質層の一方側の平均ピーク位置が好ましくは480〜510cm-1、好ましくは495〜507cm-1で、同様に他方側の平均ピーク位置も好ましくは480〜510cm-1、好ましくは495〜507cm-1となるように活物質層を形成する。 In the case where charge and discharge are performed uniformly over the entire thickness direction of the active material layer, it is preferable that there is no variation in the Si peak position in the thickness direction. For example, in the graph shown in FIG. 2, in the negative electrode of the present invention (the line indicated by (1) in FIG. 2), the Si peak position is almost the same regardless of the thickness of the active material layer. On the other hand, in the negative electrode of the comparative product (the line indicated by (2) in FIG. 2), the Si peak position gradually increases as it approaches the interface surface with the current collector (that is, it becomes amorphous). Is gone). From this viewpoint, when the active material layer is virtually divided into two in the thickness direction, the average peak position on one side of the active material layer divided into two is preferably 480 to 510 cm −1 , in 495~507cm -1, likewise also preferably mean peak position of the other side 480~510cm -1, preferably forming an active material layer such that the 495~507cm -1.

活物質層の厚み方向において測定されたラマンスペクトルのSiピークの平均ピーク位置が前記範囲内となるようにするためには、活物質層を適切に形成すればよい。特に重要な点は、活物質層の厚み方向全域に均一に非水電解液が流通するような構造に活物質層を形成することである。このような構造を形成するには例えば、活物質としてシリコン系材料の粒子を用いた場合には、該粒子間に非水電解液の流通が可能な、適度な大きさの空隙を形成すればよい。また、活物質層をスパッタリング等の薄膜形成手段で形成する場合には、シリコン系材料の微小な柱状構造が形成されるように薄膜形成手段の形成条件を制御すると共に、該柱状構造間に非水電解液の流通が可能な、適度な大きさの空隙を形成すればよい。シリコン系材料の粒子の焼結体を活物質層として用いる場合には、焼結の程度を制御すればよい。   In order for the average peak position of the Si peak of the Raman spectrum measured in the thickness direction of the active material layer to be within the above range, the active material layer may be appropriately formed. A particularly important point is to form the active material layer in such a structure that the non-aqueous electrolyte flows uniformly throughout the thickness direction of the active material layer. In order to form such a structure, for example, when particles of a silicon-based material are used as an active material, an appropriately sized void that allows a non-aqueous electrolyte to flow is formed between the particles. Good. When the active material layer is formed by thin film forming means such as sputtering, the formation conditions of the thin film forming means are controlled so that a minute columnar structure of silicon-based material is formed, and non- What is necessary is just to form the space | gap of a moderate magnitude | size which can distribute | circulate a water electrolyte solution. When using a sintered body of silicon-based material particles as the active material layer, the degree of sintering may be controlled.

図3には、本発明の負極の好ましい一実施形態の構造を示す断面図が示されている。負極20は、集電体10及びその一面に形成された活物質層11を備えている。なお、図3においては、集電体10の一面にのみ活物質層11が形成されているが、集電体10の各面に活物質層が形成されていてもよいことは言うまでもない。活物質層11は、活物質の粒子12及び導電性粒子13を含んでいる。活物質層11は、その表面が薄い表面被覆層15によって連続的に被覆されている。表面被覆層15には、活物質層11に通じる多数の微細孔14が形成されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a preferred embodiment of the negative electrode of the present invention. The negative electrode 20 includes a current collector 10 and an active material layer 11 formed on one surface thereof. In FIG. 3, the active material layer 11 is formed only on one surface of the current collector 10, but it goes without saying that the active material layer may be formed on each surface of the current collector 10. The active material layer 11 includes active material particles 12 and conductive particles 13. The active material layer 11 is continuously covered with a thin surface coating layer 15. In the surface coating layer 15, a large number of micropores 14 communicating with the active material layer 11 are formed.

活物質層11に含まれている粒子12はその最大粒径が50μm以下、特に20μm以下であることが好適である。また粒子12の粒径をD50値で表すと0.1〜8μm、特に1〜5μmであることが好適である。最大粒径が50μm超であると、粒子12の脱落が起こりやすくなる場合がある。粒径の下限値に特に制限はなく小さいほど好ましい。粒子12の製造方法に鑑みると、下限値は0.01μm程度である。粒子12の粒径は、レーザ回折散乱法、電子顕微鏡観察によって測定される。 The particles 12 contained in the active material layer 11 preferably have a maximum particle size of 50 μm or less, particularly 20 μm or less. Moreover, when the particle size of the particle 12 is expressed by a D 50 value, it is preferably 0.1 to 8 μm, particularly 1 to 5 μm. If the maximum particle size is more than 50 μm, the particles 12 may easily fall off. There is no particular limitation on the lower limit of the particle size, and the smaller the better. In view of the method for producing the particles 12, the lower limit is about 0.01 μm. The particle size of the particles 12 is measured by a laser diffraction scattering method and observation with an electron microscope.

負極全体に対する粒子12の量が少なすぎると充放電容量を十分に向上させにくい。逆に多すぎると、粒子12が負極20から脱落しやすくなる。これらを勘案すると、粒子12の量は、負極全体に対して好適には10〜80重量%であり、更に好適には25〜60重量%、一層好適には30〜50重量%である。   If the amount of the particles 12 with respect to the whole negative electrode is too small, it is difficult to sufficiently improve the charge / discharge capacity. On the other hand, when the amount is too large, the particles 12 easily fall off the negative electrode 20. Considering these, the amount of the particles 12 is preferably 10 to 80% by weight, more preferably 25 to 60% by weight, and further preferably 30 to 50% by weight with respect to the whole negative electrode.

活物質層11においては、該層11中に含まれる粒子12間に、リチウム化合物の形成能の低い金属材料が浸透していることが好ましい。本発明にいう浸透とは、少なくとも粒子12の表面が、リチウム化合物の形成能の低い金属材料で被覆されていることをいい、粒子12どうしの間が該金属材料で満たされていることは必要とされない。なお該金属材料は、非水電解液が粒子12に到達しないような態様で該粒子12の表面を被覆しているわけではない。つまり該金属材料は、粒子12へ非水電解液が到達可能なような隙間を確保しつつ該粒子12の表面を被覆している。該金属材料は、活物質層11の厚み方向全域に亘って浸透していることが好ましい。そして浸透した該金属材料中に粒子12が存在していることが好ましい。つまり粒子12は負極20の表面に実質的に露出しておらず活物質層11の内部に包埋されていることが好ましい。これによって、粒子12の脱落が一層防止される。「リチウム化合物の形成能が低い」とは、リチウムと金属間化合物若しくは固溶体を形成しないか、又は形成したとしてもリチウムが微量であるか若しくは非常に不安定であることを意味する。前記金属材料の例としては銅、ニッケル、鉄、コバルト又はこれらの金属の合金などが挙げられる。   In the active material layer 11, it is preferable that a metal material having a low lithium compound forming ability penetrates between the particles 12 included in the layer 11. The term “penetration” as used in the present invention means that at least the surface of the particle 12 is coated with a metal material having a low ability to form a lithium compound, and the space between the particles 12 must be filled with the metal material. And not. The metal material does not cover the surface of the particle 12 in such a manner that the non-aqueous electrolyte does not reach the particle 12. That is, the metal material covers the surface of the particle 12 while ensuring a gap that allows the non-aqueous electrolyte to reach the particle 12. The metal material preferably penetrates over the entire thickness direction of the active material layer 11. The particles 12 are preferably present in the permeated metal material. That is, it is preferable that the particles 12 are not substantially exposed on the surface of the negative electrode 20 and are embedded in the active material layer 11. This further prevents the particles 12 from falling off. “Lithium compound forming ability is low” means that lithium does not form an intermetallic compound or solid solution, or even if formed, lithium is in a very small amount or very unstable. Examples of the metal material include copper, nickel, iron, cobalt, and alloys of these metals.

活物質層11中に浸透しているリチウム化合物の形成能の低い金属材料は、活物質層11をその厚み方向に貫いていることが好ましい。それによって、金属材料を通じて粒子12と集電体10とが電気的に確実に導通することになり、負極全体としての電子伝導性が一層高くなる。金属材料が活物質層11の厚み方向全域に亘って浸透していることは、該金属材料を測定対象とした電子顕微鏡マッピングによって確認できる。金属材料は、好適には電解めっきによって析出し、粒子12の間に浸透している(以下、この電解めっきのことを「浸透めっき」ともいう)。浸透めっきによって粒子12間に金属材料を析出させる方法の詳細は、例えば本出願人の先の出願に係る特許第3612669号公報に記載されている。但し、この特許公報に記載の方法で粒子間に金属材料を析出させて、後述する空隙の割合を高めることは必ずしも容易ではなかった。そこで、空隙の割合を高めるための特に好ましい浸透めっきの条件については後述する。   The metal material having a low ability to form a lithium compound that has penetrated into the active material layer 11 preferably penetrates the active material layer 11 in the thickness direction. Thereby, the particles 12 and the current collector 10 are electrically and reliably conducted through the metal material, and the electron conductivity of the whole negative electrode is further increased. The permeation of the metal material over the entire thickness direction of the active material layer 11 can be confirmed by electron microscope mapping using the metal material as a measurement target. The metal material is preferably deposited by electrolytic plating and penetrates between the particles 12 (hereinafter, this electrolytic plating is also referred to as “penetration plating”). Details of the method of depositing a metal material between the particles 12 by osmotic plating are described in, for example, Japanese Patent No. 3612669 related to the previous application of the present applicant. However, it was not always easy to increase the void ratio described later by depositing a metal material between the particles by the method described in this patent publication. Accordingly, particularly preferred conditions for the penetration plating for increasing the void ratio will be described later.

活物質層11における粒子12の間は、リチウム化合物の形成能の低い金属材料で完全に満たされているのではなく、該粒子12間に空隙が存在していることが好ましい。この空隙の存在によって、活物質層11の厚み方向全域にわたって非水電解液が容易に流通するようになり、充放電を均一に行い得る。その結果、前述したラマンスペクトルのSiピークの平均ピーク位置を容易に前記の範囲内とすることができる。またこの空隙の存在によって、充放電に起因する活物質の粒子12の体積変化によって生じる応力が緩和される。これらの観点から、活物質層11における空隙の割合は15〜45体積%程度、特に20〜40体積%程度であることが好ましい。空隙の割合は、後述する方法で算出される。活物質層11は、好適には粒子12を含むスラリーを塗布し乾燥させることによって形成されるので、活物質層11には自ずと空隙が形成される。従って空隙の割合を前記範囲にするためには、例えば粒子12の粒径、スラリーの組成、スラリーの塗布条件を適切に選択すればよい。またスラリーを塗布乾燥して塗膜を形成した後、該塗膜を適切な条件下でプレス加工して空隙の割合を調整してもよい。   It is preferable that the space between the particles 12 in the active material layer 11 is not completely filled with a metal material having a low lithium compound-forming ability, but a space exists between the particles 12. Due to the presence of the voids, the non-aqueous electrolyte can easily circulate over the entire thickness direction of the active material layer 11, and charging / discharging can be performed uniformly. As a result, the average peak position of the Si peak of the Raman spectrum can be easily within the above range. In addition, the presence of the voids relieves the stress generated by the volume change of the active material particles 12 due to charge and discharge. From these viewpoints, the void ratio in the active material layer 11 is preferably about 15 to 45% by volume, particularly about 20 to 40% by volume. The ratio of voids is calculated by the method described later. Since the active material layer 11 is preferably formed by applying a slurry containing the particles 12 and drying it, voids are naturally formed in the active material layer 11. Therefore, in order to set the void ratio within the above range, for example, the particle size of the particles 12, the composition of the slurry, and the application conditions of the slurry may be appropriately selected. Moreover, after apply | coating and drying a slurry and forming a coating film, you may press-process this coating film on suitable conditions, and may adjust the ratio of a space | gap.

〔空隙の割合の測定方法〕
(1)前記のスラリーの塗布によって形成された塗膜の単位面積当たりの重量を測定し、粒子12の重量及びバインダーの重量を、スラリーの配合比から算出する。
(2)浸透めっき後の単位面積当たりの重量変化から、析出しためっき金属種の重量を算出する。
(3)浸透めっき後、負極の断面をSEM観察することで、活物質層11の厚さを求める。
(4)活物質層11の厚さから、単位面積当たりの活物質層11の体積を算出する。
(5)粒子12の重量、バインダーの重量、めっき金属種の重量と、それぞれの配合比から、それぞれの体積を算出する。
(6)単位面積当たりの活物質層11の体積から、粒子12の体積、バインダーの体積、めっき金属種の体積を減じて、空隙の体積を算出する。
(7)このようにして算出された空隙の体積を、単位面積当たりの活物質層11の体積で除し、それに100を乗じた値を空隙の割合(%)とする。
[Measurement method of void ratio]
(1) The weight per unit area of the coating film formed by the application of the slurry is measured, and the weight of the particles 12 and the weight of the binder are calculated from the blending ratio of the slurry.
(2) Calculate the weight of the deposited metal species from the change in weight per unit area after penetration plating.
(3) The thickness of the active material layer 11 is calculated | required by carrying out SEM observation of the cross section of a negative electrode after osmosis | permeation plating.
(4) The volume of the active material layer 11 per unit area is calculated from the thickness of the active material layer 11.
(5) The respective volumes are calculated from the weight of the particles 12, the weight of the binder, the weight of the plating metal species, and the respective blending ratios.
(6) From the volume of the active material layer 11 per unit area, the volume of the voids is calculated by subtracting the volume of the particles 12, the volume of the binder, and the volume of the plating metal species.
(7) The void volume thus calculated is divided by the volume of the active material layer 11 per unit area, and a value obtained by multiplying it by 100 is defined as the void ratio (%).

粒子12間に金属材料を浸透めっきするときの条件も、前記の空隙の割合を調整する観点から重要である。浸透めっきの条件にはめっき浴の組成、めっき浴のpH、電解の電流密度などがある。めっき浴のpHに関しては、これを7.1〜11に調整することで、先に述べたラマンスペクトルにおけるSiピークのピーク位置が好適な値となる負極が容易に得られやすくなるので好ましい。詳細には、pHを7.1以上とすることにより、活物質であるシリコン粒子の表面が清浄化されて、粒子表面へのめっきが促進され、同時に活物質粒子間に適度な空隙が形成されることになるので好ましい。一方、pHを11以下とすることにより、シリコン粒子の著しい溶解を防止し得るので好ましい。pHの値は、浸透めっき時の温度において測定されたものである。浸透めっきの金属材料として銅を用いる場合には、ピロリン酸銅浴を用いることが好ましい。また該金属材料としてニッケルを用いる場合には、例えばアルカリニッケル浴を用いることが好ましい。特に、ピロリン酸銅浴を用いると、活物質層を厚くした場合であっても、該層の厚み方向全域にわたって、前記の空隙を容易に形成し得るので好ましい。ピロリン酸銅浴を用いる場合、その浴組成及びpHは次の通りであることが好ましい。
・ピロリン酸銅三水和物:85〜120g/l
・ピロリン酸カリウム:300〜600g/l
・硝酸カリウム:15〜65g/l
・浴温度:45〜60℃
・電流密度:1〜7A/dm2
・pH:アンモニア水とポリリン酸を添加してpH7.1〜9.5になるように調整する。
The conditions when the metal material is osmotically plated between the particles 12 are also important from the viewpoint of adjusting the ratio of the voids. The conditions for permeation plating include the composition of the plating bath, the pH of the plating bath, and the current density of electrolysis. Regarding the pH of the plating bath, it is preferable to adjust it to 7.1 to 11 because a negative electrode in which the peak position of the Si peak in the Raman spectrum described above has a suitable value can be easily obtained. Specifically, by setting the pH to 7.1 or more, the surface of the active material silicon particles is cleaned, and plating on the particle surface is promoted, and at the same time, appropriate voids are formed between the active material particles. This is preferable. On the other hand, it is preferable to adjust the pH to 11 or less because significant dissolution of silicon particles can be prevented. The value of pH is measured at the temperature at the time of permeation plating. When copper is used as the metal material for the osmotic plating, it is preferable to use a copper pyrophosphate bath. When nickel is used as the metal material, for example, an alkaline nickel bath is preferably used. In particular, it is preferable to use a copper pyrophosphate bath, even if the active material layer is thickened, because the voids can be easily formed over the entire thickness direction of the layer. When using a copper pyrophosphate bath, the bath composition and pH are preferably as follows.
Copper pyrophosphate trihydrate: 85-120 g / l
-Potassium pyrophosphate: 300-600 g / l
-Potassium nitrate: 15-65 g / l
-Bath temperature: 45-60 ° C
・ Current density: 1 to 7 A / dm 2
PH: Ammonia water and polyphosphoric acid are added to adjust the pH to 7.1 to 9.5.

ピロリン酸銅浴を用いる場合には特に、P27の重量とCuの重量との比(P27/Cu)で定義されるP比が5〜12であるものを用いることが好ましい。P比が5未満のものを用いると、活物質粒子を被覆するめっき層が厚くなる傾向となり、活物質粒子間の空間が得られにくい場合がある。また、P比が12を超えるものを用いると、電流効率が悪くなり、ガス発生などが生じやすくなることから生産安定性が低下する場合がある。更に好ましいピロリン酸銅浴として、P比が6.5〜10.5であるものを用いると、負極活物質の粒子間に形成される空間のサイズ及び数が、活物質層内での非水電解液の流通に非常に有利になる。 In particular, when a copper pyrophosphate bath is used, it is preferable to use one having a P ratio defined by a ratio of P 2 O 7 weight to Cu weight (P 2 O 7 / Cu) of 5 to 12. . If the P ratio is less than 5, the plating layer covering the active material particles tends to be thick, and it may be difficult to obtain a space between the active material particles. Further, when a P ratio exceeding 12 is used, current efficiency is deteriorated, and gas generation is likely to occur, so that production stability may be lowered. When a copper pyrophosphate bath having a P ratio of 6.5 to 10.5 is used as a more preferable copper pyrophosphate bath, the size and number of spaces formed between the particles of the negative electrode active material can be reduced by non-water in the active material layer. This is very advantageous for the flow of the electrolyte.

アルカリニッケル浴を用いる場合には、その浴組成及びpHは次の通りであることが好ましい。
・硫酸ニッケル:100〜250g/l
・塩化アンモニウム:15〜30g/l
・ホウ酸:15〜45g/l
・浴温度:45〜60℃
・電流密度:1〜7A/dm2
・pH:25重量%アンモニア水:100〜300g/lの範囲でpH8〜11となるように調整する。
このアルカリニッケル浴と前述のピロリン酸銅浴とを比べると、ピロリン酸銅浴を用いた場合の方が活物質層11内に適度な空間が形成される傾向があり、負極の長寿命化を図りやすいので好ましい。
When an alkaline nickel bath is used, the bath composition and pH are preferably as follows.
Nickel sulfate: 100 to 250 g / l
Ammonium chloride: 15-30 g / l
・ Boric acid: 15-45 g / l
-Bath temperature: 45-60 ° C
・ Current density: 1 to 7 A / dm 2
-PH: 25% by weight ammonia water: Adjust to pH 8-11 within the range of 100-300 g / l.
When this alkaline nickel bath and the above-described copper pyrophosphate bath are compared, there is a tendency that an appropriate space is formed in the active material layer 11 when the copper pyrophosphate bath is used, thereby extending the life of the negative electrode. It is preferable because it is easy to plan.

活物質の粒子12と共に活物質層11に含まれている導電性粒子13は、例えば炭素材料又は金属材料からなる。これらの粒子13を活物質層11に含有させることで、活物質層11に電子伝導性が一層付与される。この観点から活物質層11中に含まれる導電性粒子13の量は0.1〜20重量%、特に1〜10重量%であることが好適である。炭素材料としては例えばアセチレンブラックなどの粒子が用いられる。粒子13の粒径は40μm以下、特に20μm以下であることが、電子伝導性の一層付与の点から好ましい。該粒子13の粒径の下限値に特に制限はなく小さいほど好適である。粒子13の製造方法に鑑みると、その下限値は0.01μm程度となる。   The conductive particles 13 included in the active material layer 11 together with the active material particles 12 are made of, for example, a carbon material or a metal material. By containing these particles 13 in the active material layer 11, electron conductivity is further imparted to the active material layer 11. From this viewpoint, the amount of the conductive particles 13 contained in the active material layer 11 is preferably 0.1 to 20% by weight, particularly 1 to 10% by weight. For example, particles such as acetylene black are used as the carbon material. The particle size of the particles 13 is preferably 40 μm or less, and particularly preferably 20 μm or less from the viewpoint of further providing electron conductivity. The lower limit of the particle size of the particle 13 is not particularly limited and is preferably as small as possible. In view of the method for producing the particles 13, the lower limit is about 0.01 μm.

負極20においては、活物質層11の表面を、薄い表面被覆層15が連続的に又は不連続に被覆していてもよい。表面被覆層15の主たる役割は、活物質層11に含まれる粒子12が充放電に起因して生じる応力で微粉化して脱落することを防止することにある。尤も本実施形態の負極20においては、先に述べた通り、リチウム化合物の形成能の低い金属材料が活物質層11内に浸透しており、それによって活物質層11に含まれる粒子12の脱落が防止されているので、表面被覆層15を設けることは必ずしも必要とされない。表面被覆層15は、リチウム化合物の形成能の低い金属材料から構成されていることが好ましい。当該金属材料としては、活物質層11内に浸透している金属材料と同様のものを用いることができる。当該金属材料は、活物質層11内に浸透している金属材料と同種でもよく、或いは異種でもよい。同種の場合には、負極20の製造方法が複雑にならないという利点がある。異種の場合には、各層それぞれに適切な金属材料を独立して選択できるという利点がある。   In the negative electrode 20, the surface of the active material layer 11 may be continuously or discontinuously coated with the thin surface coating layer 15. The main role of the surface coating layer 15 is to prevent the particles 12 contained in the active material layer 11 from being pulverized and dropped by the stress caused by charge / discharge. However, in the negative electrode 20 of the present embodiment, as described above, the metal material having a low lithium compound forming ability penetrates into the active material layer 11, thereby dropping off the particles 12 included in the active material layer 11. Therefore, it is not always necessary to provide the surface coating layer 15. The surface coating layer 15 is preferably made of a metal material having a low lithium compound forming ability. As the metal material, the same metal material that penetrates into the active material layer 11 can be used. The metal material may be the same as or different from the metal material penetrating into the active material layer 11. In the case of the same kind, there exists an advantage that the manufacturing method of the negative electrode 20 does not become complicated. In the case of different types, there is an advantage that an appropriate metal material can be independently selected for each layer.

活物質層11の表面を表面被覆層15で連続的に被覆する場合には、その厚みが0.3〜10μm程度、特に0.4〜8μm程度、とりわけ0.5〜5μm程度の薄層であることが好ましい。これによって、必要最小限の厚みで活物質層11をほぼ満遍なく連続的に被覆することができる。その結果、微粉化した粒子12の脱落を防止することができる。またこの程度の薄層とすることで、負極全体に占める粒子12の割合が相対的に高くなり、単位体積当たり及び単位重量当たりのエネルギー密度を高めることができる。一方、活物質層11の表面を表面被覆層15で不連続に被覆する場合には、その厚みを0.3μm未満、特に0.25μm以下、とりわけ0.1〜0.25μmとすることが、充電時に負極20の表面にリチウムのデンドライトが発生することを効果的に防止し得る点から好ましい。   When the surface of the active material layer 11 is continuously coated with the surface coating layer 15, the thickness is about 0.3 to 10 μm, particularly about 0.4 to 8 μm, especially about 0.5 to 5 μm. Preferably there is. As a result, the active material layer 11 can be continuously covered almost uniformly with the minimum necessary thickness. As a result, the pulverized particles 12 can be prevented from falling off. Moreover, by setting it as this thin layer, the ratio of the particle | grains 12 to the whole negative electrode becomes relatively high, and can increase the energy density per unit volume and unit weight. On the other hand, when the surface of the active material layer 11 is discontinuously coated with the surface coating layer 15, the thickness is less than 0.3 μm, in particular, 0.25 μm or less, especially 0.1 to 0.25 μm, This is preferable because lithium dendrite can be effectively prevented from being generated on the surface of the negative electrode 20 during charging.

表面被覆層15は、その表面において開孔し且つ活物質層11へ通ずる多数の微細孔14を有している。微細孔14は表面被覆層15の厚さ方向へ延びるように該表面被覆層中に存在している。微細孔14が形成されていることで、非水電解液が活物質層11へ浸透することができ、粒子12との反応が十分に起こる。微細孔14は、表面被覆層15を断面観察した場合にその幅が約0.1μmから約10μm程度の微細なものである。微細であるものの、微細孔14は非水電解液の流通が可能な程度の幅を有している。尤も非水電解液は水系の電解液に比べて表面張力が小さいことから、微細孔14の幅が小さくても十分に浸透が可能である。   The surface coating layer 15 has a large number of fine holes 14 that are open at the surface thereof and communicate with the active material layer 11. The micropores 14 exist in the surface coating layer so as to extend in the thickness direction of the surface coating layer 15. By forming the fine holes 14, the nonaqueous electrolytic solution can penetrate into the active material layer 11, and the reaction with the particles 12 occurs sufficiently. The fine holes 14 are fine ones having a width of about 0.1 μm to about 10 μm when the surface coating layer 15 is observed in cross section. Although fine, the micropores 14 have a width that allows the non-aqueous electrolyte to flow. However, since the non-aqueous electrolyte has a smaller surface tension than the aqueous electrolyte, it can sufficiently penetrate even if the width of the micropores 14 is small.

負極20における集電体10としては、非水電解液二次電池用負極の集電体として従来用いられているものと同様のものを用いることができる。集電体10は、先に述べたリチウム化合物の形成能の低い金属材料から構成されていることが好ましい。そのような金属材料の例は既に述べた通りである。特に、銅、ニッケル、ステンレス等からなることが好ましい。集電体10の厚みは本実施形態において臨界的ではない。負極20の強度維持と、エネルギー密度向上とのバランスを考慮すると、10〜30μmであることが好ましい。   As the current collector 10 in the negative electrode 20, the same one as conventionally used as the current collector of the negative electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery can be used. The current collector 10 is preferably made of the metal material having a low lithium compound forming ability described above. Examples of such metallic materials are as already described. In particular, it is preferably made of copper, nickel, stainless steel or the like. The thickness of the current collector 10 is not critical in this embodiment. Considering the balance between maintaining the strength of the negative electrode 20 and improving the energy density, the thickness is preferably 10 to 30 μm.

負極10においては、該負極10の各表面において開孔し且つ活物質層11の厚み方向に延びる孔(図示せず)が形成されていることが好ましい。この孔は、活物質層11の厚み方向に延びるものである点で、表面被覆層15の厚み方向に延びる微細孔14と区別されるものである。また、この孔は、微細孔14よりも非常に大きな寸法(径)を有する点で、微細孔14と区別されるものである。活物質層11においては、孔の壁面において活物質層11が露出している。孔の役割には以下のようなものがある。   In the negative electrode 10, it is preferable that holes (not shown) that are open in each surface of the negative electrode 10 and extend in the thickness direction of the active material layer 11 are formed. This hole is distinguished from the fine hole 14 extending in the thickness direction of the surface coating layer 15 in that it extends in the thickness direction of the active material layer 11. Further, this hole is distinguished from the fine hole 14 in that it has a size (diameter) much larger than that of the fine hole 14. In the active material layer 11, the active material layer 11 is exposed on the wall surface of the hole. The role of the hole is as follows.

一つは、孔の壁面において露出した活物質層11を通じて非水電解液を活物質層11内に供給する役割である。孔の壁面においては、活物質層11が露出しているが、活物質層内の粒子12間に、リチウム化合物の形成能の低い金属材料が浸透しているので、該粒子12が脱落することが防止されている。   One is to supply the non-aqueous electrolyte into the active material layer 11 through the active material layer 11 exposed on the wall surface of the hole. The active material layer 11 is exposed on the wall surface of the hole, but the metal 12 having a low ability to form a lithium compound penetrates between the particles 12 in the active material layer, so that the particles 12 fall off. Is prevented.

もう一つは、充放電に起因して活物質層11内の粒子12が体積変化した場合、その体積変化に起因する応力を緩和する役割である。応力は、主として負極20の平面方向に生ずる。従って、充電によって粒子12の体積が増加して応力が生じても、その応力は、空間となっている孔に吸収される。その結果、負極20の著しい変形が効果的に防止される。   The other is the role of relieving the stress caused by the volume change when the particles 12 in the active material layer 11 change in volume due to charge / discharge. The stress is mainly generated in the planar direction of the negative electrode 20. Therefore, even if the volume of the particles 12 increases due to charging and stress is generated, the stress is absorbed by the pores in the space. As a result, significant deformation of the negative electrode 20 is effectively prevented.

孔の他の役割として、負極20内に発生したガスを、その外部に放出できるという役割がある。詳細には、負極20中に微量に含まれている水分に起因して、H2、CO、CO2等のガスが発生することがある。これらのガスが負極20内に蓄積すると分極が大きくなり、充放電のロスの原因となる。孔を形成することで、これを通じて前記のガスが負極の外部に放出されるので、該ガスに起因する分極を小さくできる。更に、孔の他の役割として、負極20の放熱の役割がある。詳細には、孔が形成されることによって負極20の比表面積が増大するので、リチウムの吸蔵に伴い発生する熱が負極外部に効率よく放出される。また、粒子12の体積変化に起因して応力が発生すると、それが原因で熱が発生する場合がある。孔が形成されることで、その応力が緩和されるので、熱の発生自体が抑えられる。 Another role of the hole is that the gas generated in the negative electrode 20 can be released to the outside. Specifically, gas such as H 2 , CO, and CO 2 may be generated due to moisture contained in a small amount in the negative electrode 20. When these gases accumulate in the negative electrode 20, the polarization increases and causes charge / discharge loss. By forming the hole, the gas is released to the outside of the negative electrode through this, so that the polarization caused by the gas can be reduced. Furthermore, as another role of the hole, there is a role of heat dissipation of the negative electrode 20. Specifically, since the specific surface area of the negative electrode 20 is increased by the formation of the holes, the heat generated with the occlusion of lithium is efficiently released to the outside of the negative electrode. Further, when stress is generated due to the volume change of the particles 12, heat may be generated due to the stress. Since the stress is relieved by forming the hole, the generation of heat itself is suppressed.

活物質層11内に電解液を十分に供給する観点及び粒子12の体積変化に起因する応力を効果的に緩和する観点から、負極20の表面において開孔している孔の開孔率、即ち孔の面積の総和を、負極20の表面の見掛けの面積で除して100を乗じた値は0.3〜30%、特に2〜15%であることが好ましい。同様の理由により、負極20の表面において開孔している孔の開孔径は5〜500μm、特に20〜100μmであることが好ましい。また、孔のピッチを好ましくは20〜600μm、更に好ましくは45〜400μmに設定することで、活物質層11内に電解液を十分に供給でき、また粒子12の体積変化による応力を効果的に緩和できるようになる。更に、負極20の表面における任意の部分に着目したとき、1cm×1cmの正方形の観察視野内に平均して100〜250000個、特に1000〜40000個、とりわけ5000〜20000個の孔が開孔していることが好ましい。   From the viewpoint of sufficiently supplying the electrolytic solution into the active material layer 11 and from the viewpoint of effectively relieving the stress caused by the volume change of the particles 12, the opening ratio of the holes opened on the surface of the negative electrode 20, that is, A value obtained by dividing the total area of the holes by the apparent area of the surface of the negative electrode 20 and multiplying by 100 is preferably 0.3 to 30%, particularly preferably 2 to 15%. For the same reason, the hole diameter of the hole opened on the surface of the negative electrode 20 is preferably 5 to 500 μm, particularly preferably 20 to 100 μm. Further, by setting the pitch of the holes to preferably 20 to 600 μm, more preferably 45 to 400 μm, the electrolyte can be sufficiently supplied into the active material layer 11, and the stress due to the volume change of the particles 12 can be effectively suppressed. Can be relaxed. Further, when attention is paid to an arbitrary portion on the surface of the negative electrode 20, an average of 100 to 250,000 holes, particularly 1000 to 40000 holes, particularly 5000 to 20000 holes are opened in a 1 cm × 1 cm square observation field. It is preferable.

孔は負極20の厚さ方向に貫通していてもよい。しかし、活物質層11内に電解液を十分に供給し、また粒子12の体積変化に起因する応力を緩和するという孔の役割に鑑みると、孔は負極20の厚さ方向に貫通している必要はなく、負極20の表面において開孔し且つ少なくとも活物質層11中をその厚み方向に延びていればよい。   The hole may penetrate in the thickness direction of the negative electrode 20. However, in view of the role of the hole that sufficiently supplies the electrolytic solution into the active material layer 11 and relieves the stress caused by the volume change of the particles 12, the hole penetrates in the thickness direction of the negative electrode 20. It is not necessary, and it is sufficient that the surface of the negative electrode 20 is open and extends at least in the active material layer 11 in the thickness direction.

孔は、例えばレーザ加工によって形成することができる。或いは針やポンチによって機械的に穿孔を行うこともできる。両者を比較すると、レーザ加工を用いる方が、サイクル特性及び充放電効率が良好な負極を得やすい。この理由は、レーザ加工の場合、加工によって溶解・再凝固した浸透めっきの金属材料が孔の壁面に存在する粒子12の表面を覆うので、粒子12が直接露出することが防止され、それによって粒子12が孔の壁面から脱落することが防止されるからである。レーザ加工を用いる場合には、例えば負極20の表面に向けてレーザを照射すればよい。なお、孔の他の形成手段として、サンドブラスト加工や、フォトレジスト技術を利用した形成方法を用いることもできる。孔は、実質的に等間隔に存在するように形成されることが好ましい。そうすることによって、負極20全体が均一に反応を起こすことが可能となるからである。   The hole can be formed by, for example, laser processing. Alternatively, drilling can be performed mechanically with a needle or punch. When both are compared, it is easier to obtain a negative electrode with good cycle characteristics and charge / discharge efficiency when laser processing is used. This is because, in the case of laser processing, since the metal material of the osmosis plating melted and re-solidified by processing covers the surface of the particle 12 existing on the wall surface of the hole, the particle 12 is prevented from being directly exposed, thereby This is because 12 is prevented from falling off the wall surface of the hole. In the case of using laser processing, for example, the laser may be irradiated toward the surface of the negative electrode 20. In addition, as another means for forming the holes, a sandblasting process or a forming method using a photoresist technique can be used. The holes are preferably formed so as to exist at substantially equal intervals. This is because the negative electrode 20 as a whole can react uniformly.

以上の構造を有する負極20の製造方法の詳細については、例えば本出願人の先の出願に係る特許第3612669号公報に記載されている。   Details of the manufacturing method of the negative electrode 20 having the above structure are described in, for example, Japanese Patent No. 3612669 related to the previous application of the present applicant.

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば図3に示す実施形態の負極は、シリコン系材料の粒子を含むスラリーを塗布して形成された活物質層を備えたものであったが、これに代えて、シリコン系材料をターゲットに用い、各種薄膜形成手段によって形成された活物質層や、シリコン系材料の粒子の焼結体からなる活物質層を用いてもよい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the preferable embodiment, this invention is not restrict | limited to the said embodiment. For example, the negative electrode of the embodiment shown in FIG. 3 was provided with an active material layer formed by applying a slurry containing particles of a silicon-based material. Instead, a silicon-based material was used as a target. Alternatively, an active material layer formed by various thin film forming means or an active material layer made of a sintered body of silicon-based material particles may be used.

また図3に示す実施形態の負極は集電体の一面又は両面に活物質層が形成されたものであったが、これに代えて集電体を有さない構造の負極となしてもよい。その場合には、活物質層の各面に、一対の表面被覆層を形成することが好ましい。そのような構造の負極は、例えば本出願人の先の出願に係る特許第3612669号公報に記載されている。   Further, the negative electrode of the embodiment shown in FIG. 3 has an active material layer formed on one or both sides of the current collector, but instead of this, a negative electrode having a structure having no current collector may be used. . In that case, it is preferable to form a pair of surface coating layers on each surface of the active material layer. The negative electrode having such a structure is described in, for example, Japanese Patent No. 3612669 related to the previous application of the present applicant.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲はかかる実施例に制限されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to such examples.

〔実施例1〕
厚さ18μmの電解銅箔からなる集電体を室温で30秒間酸洗浄した。処理後、15秒間純水洗浄した。集電体上にSiの粒子を含むスラリーを膜厚15μmになるように塗布し塗膜を形成した。粒子の平均粒径はD50=2μmであった。スラリーの組成は、粒子:スチレンブタジエンラバー(結着剤)=100:1.7(重量比)であった。
[Example 1]
A current collector made of an electrolytic copper foil having a thickness of 18 μm was acid washed at room temperature for 30 seconds. After the treatment, it was washed with pure water for 15 seconds. A slurry containing Si particles was applied on the current collector to a thickness of 15 μm to form a coating film. The average particle size of the particles was D 50 = 2 μm. The composition of the slurry was particle: styrene butadiene rubber (binder) = 100: 1.7 (weight ratio).

塗膜が形成された集電体を、以下の浴組成を有するピロリン酸銅浴に浸漬させ、電解により、塗膜に対して銅の浸透めっきを行い、活物質層を形成した。電解の条件は以下の通りとした。陽極にはDSEを用いた。電源は直流電源を用いた。めっき浴から引き上げた後、30秒間純水洗浄して大気中で乾燥させた。このようにして目的とする負極を得た。
・ピロリン酸銅三水和物:105g/l
・ピロリン酸カリウム:450g/l
・P比:7.7
・硝酸カリウム:30g/l
・浴温度:50℃
・電流密度:3A/dm2
・pH:アンモニア水とポリリン酸を添加してpH8.2になるように調整した。
The current collector on which the coating film was formed was immersed in a copper pyrophosphate bath having the following bath composition, and copper was permeated to the coating film by electrolysis to form an active material layer. The electrolysis conditions were as follows. DSE was used for the anode. A DC power source was used as the power source. After lifting from the plating bath, it was washed with pure water for 30 seconds and dried in the air. In this way, a target negative electrode was obtained.
Copper pyrophosphate trihydrate: 105 g / l
-Potassium pyrophosphate: 450 g / l
-P ratio: 7.7
・ Potassium nitrate: 30 g / l
・ Bath temperature: 50 ° C
・ Current density: 3 A / dm 2
-PH: Ammonia water and polyphosphoric acid were added to adjust to pH 8.2.

〔実施例2〕
浸透めっきの浴としてピロリン酸銅浴を用いることに代えて、以下の組成を有するアルカリニッケル浴を用いた。電解の条件は以下の通りとした。陽極にはニッケル電極を用いた。電源は直流電源を用いた。これら以外は実施例1と同様にして負極を得た。
・硫酸ニッケル:160g/l
・塩化アンモニウム:22g/l
・ホウ酸:30g/l
・浴温度 50℃
・電流密度 5A/dm2
・pH:25重量%アンモニア水を約210g/l用いてpH10になるように調整した。
[Example 2]
Instead of using the copper pyrophosphate bath as the osmotic plating bath, an alkaline nickel bath having the following composition was used. The electrolysis conditions were as follows. A nickel electrode was used as the anode. A DC power source was used as the power source. A negative electrode was obtained in the same manner as Example 1 except for these.
Nickel sulfate: 160 g / l
Ammonium chloride: 22 g / l
・ Boric acid: 30 g / l
・ Bath temperature 50 ℃
・ Current density 5A / dm 2
-PH: It adjusted so that it might become pH 10 using about 210 g / l of 25 weight% ammonia water.

〔比較例1〕
浸透めっきの浴としてピロリン酸銅浴を用いることに代えて、以下の組成を有する硫酸銅の浴を用いた。電流密度は5A/dm2、浴温は40℃、pHは0.4であった。陽極にはDSE電極を用いた。電源は直流電源を用いた。これら以外は実施例1と同様にして負極を得た。
・CuSO4・5H20 250g/l
・H2SO4 70g/l
[Comparative Example 1]
Instead of using a copper pyrophosphate bath as the osmotic plating bath, a copper sulfate bath having the following composition was used. The current density was 5 A / dm 2 , the bath temperature was 40 ° C., and the pH was 0.4. A DSE electrode was used as the anode. A DC power source was used as the power source. A negative electrode was obtained in the same manner as Example 1 except for these.
・ CuSO 4 · 5H 2 0 250g / l
・ H 2 SO 4 70 g / l

〔評価〕
実施例1及び2並びに比較例1で得られた負極について、先に述べた方法で、充放電を1サイクル行い、その後にラマンスペクトルのSiピークの平均ピーク位置を測定した。その結果を表1に示す。充放電は、負極最大容量の50%行った。また、対極としてLiCo1/3Ni1/3Mn1/32を用いた。電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの1:1体積%混合溶媒に1mol/lのLiPF6を溶解した溶液に、ビニレンカーボネートを2体積%外添したものを用いた。
[Evaluation]
The negative electrodes obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were charged and discharged by the above-described method for one cycle, and then the average peak position of the Si peak in the Raman spectrum was measured. The results are shown in Table 1. Charging / discharging was performed 50% of the maximum capacity of the negative electrode. LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 was used as the counter electrode. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving 1 mol / l LiPF 6 in a 1: 1 vol% mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate and adding 2 vol% vinylene carbonate externally was used.

また、実施例1及び比較例1で得られた負極について、100サイクルまでの容量維持率を測定した。その結果を図4に示す。容量維持率は、2サイクル目の放電容量(≒3mAh/cm2)を100として算出した。正極及び電解液としては、上記のSiピークの平均ピーク位置の測定に用いたものと同様のものを用いた。 Moreover, about the negative electrode obtained in Example 1 and the comparative example 1, the capacity | capacitance maintenance factor to 100 cycles was measured. The result is shown in FIG. The capacity retention rate was calculated with the discharge capacity at the second cycle (≈3 mAh / cm 2 ) being 100. As the positive electrode and the electrolytic solution, the same ones used for the measurement of the average peak position of the Si peak were used.

Figure 2007027102
Figure 2007027102

表1及び図4に示す結果から明らかなように、ラマンスペクトルのSiピークの平均ピーク位置が、特定の範囲内になっている各実施例の負極は、比較例1の負極に比較して、充放電を繰り返しても容量維持率の低下が低く、サイクル特性に優れていることが判る。   As is clear from the results shown in Table 1 and FIG. 4, the average peak position of the Si peak of the Raman spectrum is within a specific range, the negative electrode of each example is compared with the negative electrode of Comparative Example 1, It can be seen that even when charging and discharging are repeated, the decrease in capacity retention rate is low and the cycle characteristics are excellent.

シリコンのラマンスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the Raman spectrum of silicon. 活物質層の厚み方向におけるラマンスペクトルのSiピーク位置を示すグラフである。It is a graph which shows Si peak position of the Raman spectrum in the thickness direction of an active material layer. 本発明の負極の一実施形態の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of one Embodiment of the negative electrode of this invention. 実施例1及び比較例1で得られた負極の100サイクルまでの容量維持率を示すグラフである。It is a graph which shows the capacity | capacitance maintenance factor to 100 cycles of the negative electrode obtained in Example 1 and Comparative Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

10 集電体
11 活物質層
12 シリコン系材料の粒子
13 導電性粒子
14 微細孔
15 表面被覆層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Current collector 11 Active material layer 12 Silicon-based material particle 13 Conductive particle 14 Micropore 15 Surface coating layer

Claims (12)

シリコン系材料を含む活物質層を備えた非水電解液二次電池用負極において、
前記負極に対して充放電を行った後の、前記活物質層の厚み方向において測定されたラマンスペクトルのSiピークの平均ピーク位置が、480〜510cm-1であることを特徴とする非水電解液二次電池用負極。
In the negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery provided with an active material layer containing a silicon-based material,
The non-aqueous electrolysis, wherein an average peak position of Si peak of Raman spectrum measured in the thickness direction of the active material layer after charging / discharging the negative electrode is 480 to 510 cm −1 Negative electrode for liquid secondary battery.
前記活物質層をその厚み方向に仮想的に二分割したときに、二分割された活物質層の一方側の平均ピーク位置、及び他方側の平均ピーク位置がそれぞれ480〜510cm-1である請求項1記載の非水電解液二次電池用負極。 When the active material layer is virtually divided into two in the thickness direction, the average peak position on one side and the average peak position on the other side of the divided active material layer are 480 to 510 cm -1 , respectively. Item 6. The negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to Item 1. 前記活物質層の厚みが1〜200μmである請求項1又は2記載の非水電解液二次電池用負極。   The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the active material layer has a thickness of 1 to 200 µm. 前記活物質層がシリコン系材料の粒子を含むものである請求項1ないし3の何れかに記載の非水電解液二次電池用負極。   The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the active material layer includes particles of a silicon-based material. 前記活物質層において、前記シリコン系材料の粒子間に、リチウム化合物の形成能の低い金属材料が浸透している請求項4記載の非水電解液二次電池用負極。   5. The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein a metal material having a low ability to form a lithium compound permeates between particles of the silicon-based material in the active material layer. 前記リチウム化合物の形成能の低い金属材料が、電解めっきによって析出・浸透しており、該電解めっきに用いられるめっき浴のpHが7.1〜11である請求項5記載の非水電解液二次電池用負極。   6. The nonaqueous electrolytic solution according to claim 5, wherein the metal material having a low ability to form a lithium compound is deposited and permeated by electrolytic plating, and the pH of the plating bath used for the electrolytic plating is 7.1 to 11. Negative electrode for secondary battery. 前記めっき浴がピロリン酸銅浴又はアルカリニッケル浴である請求項5又は6記載の非水電解液二次電池用負極。   The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 5 or 6, wherein the plating bath is a copper pyrophosphate bath or an alkaline nickel bath. 前記活物質層の上に、リチウム化合物の形成能の低い金属材料を含む表面被覆層が形成されており、該表面被覆層に、前記活物質層へ通じる多数の孔が形成されている請求項1ないし7の何れかに記載の非水電解液二次電池用負極。   A surface coating layer containing a metal material having a low ability to form a lithium compound is formed on the active material layer, and a plurality of pores leading to the active material layer are formed in the surface coating layer. The negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of 1 to 7. 前記シリコン系材料の粒子がSi又はSiO2からなる請求項4ないし8の何れかに記載の非水電解液二次電池用負極。 The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the silicon-based material particles are made of Si or SiO 2 . シリコン系材料の粒子を含む活物質層を備え、該活物質層における該粒子間に、リチウム化合物の形成能の低い金属材料が浸透しており、該金属材料が、pHが7.1〜11であるめっき浴を用いた電解めっきによって析出・浸透している非水電解液二次電池用負極。   An active material layer including particles of a silicon-based material is provided, and a metal material having a low lithium compound forming ability penetrates between the particles in the active material layer, and the metal material has a pH of 7.1 to 11 A negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery deposited and permeated by electrolytic plating using a plating bath. 前記めっき浴がピロリン酸銅浴又はアルカリニッケル浴である請求項11記載の非水電解液二次電池用負極。   The negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 11, wherein the plating bath is a copper pyrophosphate bath or an alkaline nickel bath. 請求項1又は10記載の非水電解液二次電池用負極を備えたことを特徴とする非水電解液二次電池。
A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1.
JP2006165036A 2005-06-15 2006-06-14 Anode for nonaqueous electrolyte solution secondary battery Pending JP2007027102A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006165036A JP2007027102A (en) 2005-06-15 2006-06-14 Anode for nonaqueous electrolyte solution secondary battery

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005175382 2005-06-15
JP2006165036A JP2007027102A (en) 2005-06-15 2006-06-14 Anode for nonaqueous electrolyte solution secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007027102A true JP2007027102A (en) 2007-02-01

Family

ID=37787568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006165036A Pending JP2007027102A (en) 2005-06-15 2006-06-14 Anode for nonaqueous electrolyte solution secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007027102A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008120411A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-09 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery and process for producing the same
US9350011B2 (en) 2010-11-29 2016-05-24 Hitachi Metals, Ltd. Secondary battery negative electrode material, secondary battery negative electrode, method for manufacturing secondary battery negative electrode material, and method for manufacturing secondary battery negative electrode

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005063767A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Negative electrode material for nonaqueous electrolyte solution secondary battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005063767A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Negative electrode material for nonaqueous electrolyte solution secondary battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008120411A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-09 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery and process for producing the same
US9350011B2 (en) 2010-11-29 2016-05-24 Hitachi Metals, Ltd. Secondary battery negative electrode material, secondary battery negative electrode, method for manufacturing secondary battery negative electrode material, and method for manufacturing secondary battery negative electrode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wondimkun et al. Highly-lithiophilic Ag@ PDA-GO film to suppress dendrite formation on Cu substrate in anode-free lithium metal batteries
Hou et al. Unraveling the rate‐dependent stability of metal anodes and its implication in designing cycling protocol
Qiu et al. 3D porous Cu current collectors derived by hydrogen bubble dynamic template for enhanced Li metal anode performance
Yu et al. Regulating key variables and visualizing lithium dendrite growth: an operando X-ray study
Sun et al. Dendrite-free and long-life Na metal anode achieved by 3D porous Cu
WO2009087791A1 (en) Negative electrode for rechargeable battery with nonaqueous electrolyte
BR0317920B1 (en) negative electrode for non-aqueous secondary battery, negative electrode production process, and non-aqueous secondary battery.
JP2008277156A (en) Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2006324020A (en) Method of manufacturing non-aqueous electrolytic liquid secondary battery
KR20100127990A (en) Metal ions-assisted electroless etching method for the bundle type silicon nano-rod composite and its application as anode materials for lithium secondary batteries
JPWO2007046327A1 (en) Anode for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6353655B2 (en) Method for producing negative electrode material for lithium ion secondary battery and negative electrode material for lithium ion secondary battery
Wang et al. High-performance Si-based 3D Cu nanostructured electrode assembly for rechargeable lithium batteries
JP4019025B2 (en) Anode material for non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2016174022A1 (en) Composite powder for use in an anode of a lithium ion battery, method for manufacturing a composite powder and lithium ion battery
JP4616584B2 (en) Anode for non-aqueous electrolyte secondary battery
Javadian et al. Pulsed current electrodeposition parameters to control the Sn particle size to enhance electrochemical performance as anode material in lithium ion batteries
Kim et al. Electrodeposited germanium/carbon composite as an anode material for lithium ion batteries
Zhao et al. Large-scale synthesis of Ag–Si core–shell nanowall arrays as high-performance anode materials of Li-ion batteries
Algul et al. Three-dimensional Sn rich Cu6Sn5 negative electrodes for Li ion batteries
Javadian et al. Flower-like architecture of CoSn4 nano structure as anode in lithium ion batteries
JP2009176703A (en) Negative electrode for nonaqueous electrolytic secondary battery
Tao et al. New perspectives on spatial dynamics of lithiation and lithium plating in graphite/silicon composite anodes
Faegh et al. Design of highly reversible zinc anodes for aqueous batteries using preferentially oriented electrolytic zinc
Zhang et al. Li-B alloy with artificial solid electrolyte interphase layer for long-life lithium metal batteries

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090520

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120207

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120605