JP2008124003A - リチウム二次電池用負極およびそれを含むリチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池用負極およびそれを含むリチウム二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008124003A JP2008124003A JP2007258931A JP2007258931A JP2008124003A JP 2008124003 A JP2008124003 A JP 2008124003A JP 2007258931 A JP2007258931 A JP 2007258931A JP 2007258931 A JP2007258931 A JP 2007258931A JP 2008124003 A JP2008124003 A JP 2008124003A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- current collector
- active material
- lithium secondary
- secondary battery
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
【解決手段】本発明のリチウム二次電池用負極は、集電体と、その上に担持された負極活物質層とを具備する。負極活物質層は、複数の柱状粒子を含む。集電体の表面は、凹部と、前記凹部で区画された複数の突出した領域とを含む。前記突出領域は、柱状粒子を担持している。また、本発明は、前記負極を用いるリチウム二次電池に関する。
【選択図】図1
Description
特許文献2は、集電体上に、リチウムと合金を形成する活物質を、所定のパターンで規則的に配列させることを提案している。
特許文献3は、ケイ素、錫などの薄膜電極を凹凸のある集電体上に形成した後、凹凸を平坦化することで、薄膜に網目状のクラックを形成することを提案している。
特許文献4は、負極活物質を形成する柱状粒子を、集電体表面の法線方向に対して傾斜させることを提案している。
2≦(L/H)≦6
を満たすことが好ましい。
1≦(Wa/Wb)≦4
を満たすことが好ましい。
SiOx (1)
(ただし、0<x<2)
で表されることが好ましい。
柱状粒子の成長方向が、集電体の表面の法線方向に対して傾斜している場合、正極活物質層と対向する負極集電体の露出部の面積を減少させ、負極集電体の露出部に析出するリチウムの量を低下させることができる。よって、柱状粒子の成長方向を、集電体の表面の法線方向に対して傾斜させることにより、充放電効率を向上させることができる。
図1に、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池用負極10の断面図を示す。
負極10は、集電体11と、集電体11の両面に担持された負極活物質層12とを含む。負極活物質層12は、集電体11の片面のみに担持されていてもよい。
突出領域の横断面の形状が多角形の場合、その角に丸みが付けられていることが好ましい。突出領域の角に丸みがないと、上部に形成する柱状粒子が充電時に膨張したときに、突出領域の角部に応力が集中しやすくなることがある。その結果、柱状粒子が突出領域から剥離しやすくなり、リチウム二次電池のサイクル特性が低下することがある。
リチウム二次電池に含まれる集電体の観察は、次のようにして行うことが出来る。リチウム二次電池を充電状態で分解し、負極板を取り出す。負極板を水に浸すと、負極中に存在するリチウムが水と急激に反応し、負極活物質が集電体から容易に剥離する。集電体を水洗し、乾燥した後に電子顕微鏡で観察する。
2≦(L/H)≦6
を満たすことが好ましい。比(L/H)は、2〜4.4であることがさらに好ましい。
突出領域21の最大径Waと、最大径Waに垂直な方向の最大径Wbとは、以下の関係式:
1≦(Wa/Wb)≦4
を満たすことが好ましい。比(Wa/Wb)は、1.5〜3であることがさらに好ましい。
なお、図3では、突出領域の横断面の形状を四角形としているが、突出領域の横断面の形状等は、上記条件を満たすならば、特に限定されない。
比(L/H)が、6より大きい場合には、柱状粒子を突出領域だけに選択的に形成することが出来ず、突出領域以外の場所にも形成されるため、隣接する柱状粒子間の空間が不足し、充電時における柱状粒子の膨張を緩和できないことがある。その結果、集電体にしわが生じたり、集電体が切れたりするため、リチウム二次電池のサイクル特性が低下することがある。
突出領域の最大径Waは、例えば、集電体の上面の電子顕微鏡写真を得、任意の2〜10個の柱状粒子について、最大径を測定し、それらの値を平均することにより求めることができる。最大径Waに垂直な方向における最大径Wbも、前記と同様にして求めることができる。
このような二点間の距離は、例えば、集電体の断面の電子顕微鏡の画像において、前記二点間の寸法を、任意の2〜10箇所測定し、それらの値を平均することにより求めることができる。
なかでも、集電体が長尺のシート状である場合、凹部は、互いに交差しない複数の第1凹部と、互いに交差しない複数の第2凹部とを有し、第1凹部と第2凹部とは交差していることが好ましい。複数の第1凹部は、直線状であってもよいし、略直線状であってもよいし、曲線であってもよい。また、複数の第1凹部は、平行であってもよいし、交差しなければ略平行状態であってもよい。このことは、複数の第2凹部でも同様である。
図4において、複数の突出部41は、複数の第1の線42および複数の第2の線43に沿って、規則的に配置されている。また、複数の第1の線42はそれぞれ平行であり、同様に、複数の第2の線43はそれぞれ平行である。
なお、図4においては、複数の突出領域は、その中心が第1の線および第2の線に沿うように配置されている。また、図4に示されるように、複数の第1の線42がそれぞれ平行であり、複数の第2の線43がそれぞれ平行である場合には、複数の突出領域41は、格子状に配置される。
例えば、図4に示されるようなひし形、楕円形等において、突出領域を、その法線方向から見たときの最大径Waと最大径Wbとの交点が、前記「中心」となる。
なお、角度αおよび角度βが、それぞれ90°である場合、第1の線42と第2の線43とが交差しない。
ここで、突出領域間の距離W3とは、突出領域の半分の高さにおける、第1の線に沿って隣接する2つの突出領域の中心を通る直線に平行な距離のことをいう。同様に、距離W4とは、突出領域の半分の高さにおける、第2の線に沿って隣接する2つの突出領域の中心を通る直線に平行な距離のことをいう。距離W3およびW4は、例えば、任意の2〜10箇所において、突出領域間の距離を測定し、それらの値を平均することにより求めることができる。
なお、図5および図6において、図4と同じ構成要素には、同じ番号を付している。
突出領域上に存在する凹凸は、無秩序または秩序的に配列された微小凸部と微小凹部とからなる。このような凹凸は、集電体が電解銅箔や電解銅合金箔などである場合には必然的に形成される。なお、前記凹凸は、例えば、メッキ法、転写法、切削法などを用いて、人工的に形成してもよい。
一方、突出領域の周囲に存在する凹部は、直線状または曲線状であり、その長さは、突出領域上に存在する微小凹部の長さと比較して非常に長い。また、突出領域の周囲に存在する凹部は、好ましくは所定のパターンを有している。
表面粗さRaは、日本工業規格(JIS B0601−1994)に定められており、例えば、表面粗さ計等により測定することができる。
なお、突出領域の表面粗さRaの値は、突出領域の高さの値よりも小さいことが好ましい。
柱状粒子は、例えば、ケイ素単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、およびケイ素と窒素とを含む化合物よりなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。例えば、負極活物質層は、前記物質のうちの1種類のみから構成されてもよい。または、活物質層は、前記物質からなる粒子を2種以上含んでいてもよい。例えば、活物質層は、ケイ素単体からなる粒子とケイ素合金からなる粒子を含んでいてもよい。
金属元素MがTiである場合、0<Ti/Si<2が好ましく、0.1≦Ti/Si≦1.0が特に好ましい。
金属元素MがCuである場合、0<Cu/Si<4が好ましく、0.1≦Cu/Si≦2.0が特に好ましい。
金属元素MがNiである場合、0<Ni/Si<2が好ましく、0.1≦Ni/Si≦1.0が特に好ましい。
SiOx (1)
(式中、0<x<2)
で表される組成を有することが好ましい。ケイ素に対する酸素のモル比xは、0.01≦x≦1であることがさらに好ましい。
SiNy (2)
(式中、0<y<4/3)
で表される組成を有することが好ましい。ケイ素に対する窒素のモル比yは、0.01≦y≦1であることがさらに好ましい。
また、柱状粒子の形状や横断面の形は、特に限定されない。
図8の柱状粒子の各粒層の厚みは、図7の柱状粒子の粒層の厚みより薄い。また、図8の柱状粒子は、その輪郭が、図7の柱状粒子と比較して、滑らかとなっている。
図8の柱状粒子においても、柱状粒子全体としての平均的な成長方向が集電体の表面の法線方向と平行となれば、各粒層の成長方向は、集電体の表面の法線方向から傾斜していてもよい。なお、図8の柱状粒子において、第1の粒層71の成長方向はA方向であり、第2の粒層72の成長方向は、B方向である。
ピッチは、例えば、任意の2〜10組の互いに隣接する柱状粒子の中心間距離を測定し、それらの値を平均することにより求められる。
なお、柱状粒子において、成長方向に対して垂直な方向の粒径は、柱状粒子の成長方向に沿って、同じであってもよいし、異なってもよい。
ここで、負極活物質層の厚みとは、集電体の法線方向における柱状粒子の最も高い位置と、突出領域の柱状粒子が接する上面との間の距離(高さh)のことをいう。負極活物質層の厚みは、例えば、任意の2〜10個の柱状粒子において、前記高さhを測定し、それらの値を平均することにより求められる。
空隙率の測定に用いる負極試料には、一様(均一)に活物質層を担持している集電体部分だけを切り出した試料を用いることが好ましい。その際、両面に活物質層を担持した集電体部分を試料に用いてもよいし、片面に活物質層を担持した集電体部分を試料に用いてもよい。
傾斜角度θは、例えば、集電体の成長方向と集電体の表面の法線方向とがなす角度を、任意の2〜10個の柱状粒子について測定し、それらの値を平均することにより求めることができる。
蒸着装置80は、真空雰囲気を実現するためのチャンバー81と、加熱手段である電子ビーム(図示せず)と、ガスをチャンバー81内に導入するガス導入配管82と、集電体86を固定する固定台83と具備する。ガス導入配管82は、チャンバー81内にガスを放出するノズル84を具備する。集電体を固定する固定台83は、ノズル84の上方に設置されている。固定台83の鉛直下方には、集電体の表面に堆積して柱状粒子を形成するターゲット85が設置されている。
図11の電池100は、電池ケース104に収容された積層型の極板群およびリチウムイオン伝導性を有する電解質(図示せず)を含む。極板群は、正極101、負極102および正極101と負極102との間に配置されたセパレータ103を含む。電解質は、セパレータ103に含浸されている。
正極101は、正極集電体101aおよびその片面に担持された正極活物質層101bを具備する。
電池ケース104は、互いに反対方向の位置に開口部を有しており、電池ケース104の一方の開口部から、正極リード105の他端が外部に延ばされており、電池ケース104の他方の開口部から、負極リード106の他端が外部に延ばされている。電池ケース104の開口部は、樹脂材料107を用いて密封されている。
正極活物質としては、当該分野で公知の材料を用いることができる。このような材料としては、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)などのリチウム含有遷移金属酸化物が挙げられる。
図11に示すような積層型リチウム二次電池を作製した。
(i)正極の作製
正極活物質である平均粒径10μmのコバルト酸リチウム(LiCoO2)粉末を10gと、導電剤であるアセチレンブラックを0.3gと、結着剤であるポリフッ化ビニリデン粉末を0.8gと、適量のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)とを充分に混合して、正極合剤ペーストを調製した。
まず、厚み18μmで、80mm×15mmのサイズに裁断された圧延銅箔(日本製箔(株)製)の片面に、めっき法により、以下のようにして、図4に示すようなパターンで、凹部と凹部で区画された複数の突出領域を形成した。なお、圧延銅箔の表面粗さは、1μmであり、互いに隣接する凸部の中心間距離は1μmであった。
突出領域の最大径Waに対して垂直な方向に沿って隣接する前記突出領域間の距離Lは、12μmとした。
その後、負極表面に、真空蒸着法によって、厚さ10μmのLi金属膜を蒸着した。
表面観察の結果、柱状粒子同士のつながりが抑制されており、柱状粒子の成長方向と集電体の表面の法線方向とがなす角度θは45°であった。負極活物質層の厚みは20μmであり、互いに隣接する柱状粒子のピッチは9μmであった。柱状粒子の中心高さにおける直径は、5μmであった。
まず、上記負極1Aで用いた圧延銅箔(表面粗さ:1μm、厚み:35μm)を15mm×15mmのサイズに切断し、その表面に、上記と同様のめっき法により、凹部および複数の突出領域を含む集電体を作製した。得られた集電体の片面に、上記と同様の条件で、SiO0.5の組成を有する柱状粒子を形成して、試料を作製した。
(負極集電体)
基材(圧延銅箔)の厚み:18μm
基材の表面粗さ:1μm
基材における互いに隣接する凸部の中心間距離:1μm
突出領域の横断面の形状:ひし形
突出領域のWa:30μm
突出領域のWb:10μm
突出領域の高さH:8μm
突出領域間の距離L:12μm
突出領域間の距離W3:16μm
突出領域間の距離W4:16μm
集電体の長尺方向に平行な軸D1と第1の線とがなす角度α:70°
集電体の長尺方向に平行な軸D1と第2の線とがなす角度β:70°
線分比率:50%
比(L/H):1.5
比(Wa/Wb):3
組成:SiO0.5
サイズ:15mm×15mm
柱状粒子の成長方向と集電体の表面の法線方向とがなす角度θ:45°
厚みt:20μm
柱状粒子の中心高さにおける直径:5μm
空隙率P:34%
柱状粒子の成長方向における長さ:30μm
柱状粒子の集電体表面の法線方向における長さ(つまり、活物質層の厚みt):20μm
柱状粒子の集電体の長尺方向における長さ:20μm
上記のように作製した正極と負極との間に、セパレータを配置して、積層型の極板群を得た。得られた極板群において、正極活物質層と負極活物質層とが、セパレータを介して対向するように、正極と負極を配置した。セパレータとしては、厚み20μmのポリエチレン製微多孔膜(旭化成(株)製)を用いた。
負極集電体として、電解銅箔(古河サーキットフォイル(株)製、表面粗さ:2μm、厚み:18μm)を用いたこと以外、実施例1と同様にして、比較負極1Bを作製した。なお、比較負極1Bにおいて、集電体には、凹部は形成しなかった。つまり、比較負極1Bの集電体は、凹部および突出領域を有さなかった。
以下、負極1Bの物性をまとめる。
厚み:18μm
表面粗さ:2μm
互いに隣接する凸部の中心間距離:9μm
組成:SiO0.5
サイズ:15mm×15mm
柱状粒子の成長方向と集電体の表面の法線方向とがなす角度θ:45°
厚みt:20μm
互いに隣接する柱状粒子の中心間距離:9μm
柱状粒子の中心高さにおける直径:5μm
空隙率P:31%
(i)充放電特性
電池1Aおよび比較電池1Bを、それぞれ20℃の恒温室に収容し、以下のような定電流定電圧方式で、各電池を充電した。まず、各電池を、電池電圧が4.2Vになるまで1Cレート(1Cとは1時間で全電池容量を使い切ることができる電流値)の定電流で充電した。電池電圧が4.2Vに達した後は、電流値が0.05Cになるまで、各電池を定電圧で充電した。
20分間休止した後、充電後の電池を、1Cレートのハイレートの定電流で、電池電圧が2.5Vになるまで放電した。ハイレートでの放電後、各電池を、更に0.2Cの定電流で、電池電圧が2.5Vになるまで再度放電した。再放電後、20分間休止した。
上記のような充放電を500サイクル繰り返した。図12に、サイクル数と全放電容量(ハイレート放電と再放電との合計)との関係を示す。なお、図12において、縦軸である全放電容量(%)は、10サイクル目での全放電容量を基準としている。
一方、比較電池1Bの500サイクル目での容量維持率は、電池1Aと比べて、顕著に低下していた。これは、比較電池1Bにおいて、充電時の膨張の際に、集電体にしわが生じたり、集電体が切れたりすることが抑制されたためと考えられる。
次に、突出領域のサイズを変化させて、適正なサイズの範囲を求める実験を行った。集電体に設けられた突出領域のパターンを以下のように変更するとともに、負極活物質層を以下のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、負極2A〜2Dを作製した。負極2A〜2Dを用いたこと以外、実施例1と同様にして、電池2A〜2Dを作製した。
突出領域の横断面の形状を、Waが8μmであり、Wbが10μmであるひし形とした。最大径Waに対して垂直な方向に沿って隣接する突出領域間の距離Lを18μmとした。突出領域の高さHを6μmとした。これら以外は、実施例1と同様にして、負極集電体2Aを作製した。
なお、負極2B〜2Dでは、突出領域の最大径Waは、柱状粒子の成長方向を集電体の表面に投影した方向に垂直であり、最大径Wbは、柱状粒子の成長方向を集電体の表面に投影した方向に平行である。負極2Aにおいても、便宜上、柱状粒子の成長方向を集電体の表面に投影した方向に垂直な方向における突出領域の最大径をWaとし、柱状粒子の成長方向集電体の表面に投影した方向に平行な方向における突出領域の最大径をWbとしている。
突出領域の横断面の形状を、Waが10μmであり、Wbが10μmであるひし形とし、突出領域間の距離Lを18μmとし、突出領域の高さHを6μmとしたこと以外、実施例1と同様にして、負極集電体2Bを作製した。
得られた負極集電体2B上に、負極2Aと同様にして、負極活物質層を形成して、負極2Bを作製した。
突出領域の横断面の形状を、Waが40μmであり、Wbが10μmであるひし形とし、突出領域間の間隔Lを18μmとし、突出領域の高さHを6μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、負極集電体2Cを作製した。
得られた負極集電体2C上に、負極2Aと同様にして、負極活物質層を形成して、負極2Cを作製した。
突出領域の横断面の形状を、Waが45μmであり、Wbが10μmであるひし形とし、突出領域間の距離Lを18μmとし、突出領域の高さHを6μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、負極集電体2Dを作製した。
得られた負極集電体2D上に、負極2Aと同様にして、負極活物質層を形成して、負極2Dを作製した。
一方、比(Wa/Wb)が1より小さいか、または4より大きい場合には、サイクル特性がやや低下した。比(Wa/Wb)が1より小さいと、活物質の空隙率が低くなり、活物質が膨張したときに隣接する活物質が衝突して、一部の活物質が集電体から剥がれるため、サイクル特性がやや低下したと考えられる。比(Wa/Wb)が4より大きいと、活物質粒子のWaと平行な方向な径が大きくなり、活物質粒子が膨張したときに、集電体のWaと平行な方向の歪みが大きい。このため、活物質が割れたり、集電体から剥がれたりするため、サイクル特性がやや低下したと考えられる。
次に、突出領域の面積比率および線分比率の適正な範囲を求める実験を行った。
突出領域の面積比率および線分比率は、最大径Waに対して垂直な方向に沿って隣接する突出領域間の距離Lを変化させることにより、調節した。
突出領域の横断面の形状をWaが20μmであり、Wbが10μmであるひし形とし、突出領域間の距離Lを7μmとし、突出領域の高さHを3.5μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、負極集電体3Aを作製した。
得られた負極集電体上に、負極2Aと同様にして、負極活物質層を形成して、負極3Aを作製した。
突出領域間の距離Lを10μmとし、突出領域の高さHを5μmとしたこと以外は、負極3Aと同様にして、負極集電体3Bを作製した。
得られた負極集電体3B上に、負極2Aと同様にして、負極活物質層を形成して、負極3Bを作製した。
突出領域間の距離Lを27μmとし、突出領域の高さHを6μmとしたこと以外は、負極3Aと同様にして、負極集電体3Cを作製した。
得られた負極集電体3C上に、負極2Aと同様にして、負極活物質層を形成して、負極3Cを作製した。
突出領域間の距離Lを30μmとし、突出領域の高さHを6μmとしたこと以外は、負極3Aと同様にして、負極集電体3Dを作製した。
得られた負極集電体3D上に、負極2Aと同様にして、負極活物質層を形成して、負極3Dを作製した。
負極3Dは、突出領域の面積比率および線分比率が小さい。つまり、活物質の斜角蒸着において、突出領域の影となる面積が小さく、突出領域以外の部分にも活物質が形成される。このため、負極活物質層の空隙率Pが低下する。よって、負極3Dにおいても、負極3Aと同様に、活物質が膨張したときに、隣接する活物質粒子同士が衝突し、活物質粒子が集電体から剥がれるため、サイクル特性がやや低下したと考えられる。
次に、突出領域の高さの適正範囲を求める実験を行った。
突出領域の形状とその高さを以下のように変更したこと以外、実施例2と同様にして、負極4A〜4Eを作製した。負極4A〜4Eを用いたこと以外、実施例1と同様にして、電池4A〜4Eを作製した。
突出領域の横断面の形状を、Waが20μmであり、Wbが10μmであるひし形とし、突出領域間の距離Lを18μmとし、突出領域の高さHを12μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、負極集電体4Aを作製した。
得られた負極集電体4A上に、負極2Aと同様にして、負極活物質層を形成して、負極4Aを作製した。
突出領域の高さHを9μmとしたこと以外、負極4Aと同様にして、負極4Bを作製した。
突出領域の高さHを6μmとしたこと以外、負極4Aを同様にして、負極4Cを作製した。
突出領域の高さHを3μmとしたこと以外、負極4Aと同様にして、負極4Dを作製した。
突出領域の高さHを2μmとしたこと以外、負極4Aと同様にして、負極4Eを作製した。
本実施例では、負極活物質層を構成する柱状粒子に含まれる粒層の積層数を変化させて、負極5A〜5Cを得た。負極5A〜5Cを用い、実施例1と同様にして、電池5A〜5Cを作製した。
負極5A〜5Cにおいて、負極集電体としては、負極集電体4Cを用いた。
基本的には、実施例2と同様にして、粒層の積層数と30段としたこと以外、実施例2と同様にして、負極活物質層を形成した。具体的には、以下のようにして、負極活物質層を形成した。
負極集電体4Cを、固定台91に設置した。固定台91は、水平面と60°の角αを成すように傾斜させた。シリコン単体のターゲット85に照射する電子ビームの加速電圧を−8kVとし、エミッションを500mAに設定した。酸素ガスの流量は80sccmに設定した。この状態で1分間の蒸着を行い、一段目の粒層を形成した。
蒸着時間を、30秒間に変更したこと以外、負極5Aと同様にして、負極5Bを作製した。負極5Bにおいて、積層体に含まれる粒層の積層数は、60段とした。
蒸着時間を、20秒間に変更したこと以外、負極5Aと同様にして、負極5Cを作製した。負極5Cにおいて、積層体に含まれる粒層の積層数は、90段とした。
11 負極集電体
11a 凹部
11b、21、41、73 突出領域
12 負極活物質層
12a、60、70 柱状粒子
42 第1の線
43 第2の線
60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h 粒層
71 第1の粒層
72 第2の粒層
80、90 蒸着装置
81 チャンバー
82 ガス導入配管
83、91 固定台
84 ノズル
85 ターゲット
100 電池
101 正極
101a 正極集電体
101b 正極活物質層
102 負極
102a 負極集電体
102b 負極活物質層
103 セパレータ
104 電池ケース
105 正極リード
106 負極リード
107 樹脂材料
Claims (16)
- 集電体と、負極活物質層とを具備するリチウム二次電池用負極であって、
前記負極活物質層が、複数の柱状粒子を含み、
前記集電体の表面は、凹部と、前記凹部で区画された複数の突出領域とを含み、
前記突出領域は、前記柱状粒子を担持している、リチウム二次電池用負極。 - 前記突出領域の面積と前記凹部の面積との合計に占める前記突出領域の面積の割合が、10〜30%である、請求項1記載のリチウム二次電池用負極。
- 前記集電体の表面上に、前記突出領域と重複する部分の合計長さの割合が最も大きくなるように描かれた線分において、前記合計長さが、前記線分の全長の35〜60%である、請求項1または2記載のリチウム二次電池用負極。
- 前記突出領域の最大径Waに対して垂直な方向に沿って隣接する前記突出領域間の距離Lと、前記突出領域の高さHとが、以下の関係式:
2≦(L/H)≦6
を満たす、請求項1〜3のいずれかに記載のリチウム二次電池用負極。 - 前記突出領域の最大径Waと、最大径Waに垂直な方向の最大径Wbとが、以下の関係式:
1≦(Wa/Wb)≦4
を満たす、請求項1〜4のいずれかに記載のリチウム二次電池用負極。 - 前記複数の突出領域が、互いに交差しない複数の第1の線および互いに交差しない複数の第2の線に沿って配置されており、前記第1の線と前記第2の線とは、交差しており、
前記第1の線と前記最大径Wbの方向とがなす角度αが、45°≦α<90°を満たし、
前記第2の線と前記最大径Wbの方向とがなす角度βが、45°≦β<90°を満たす、請求項1〜5のいずれかに記載のリチウム二次電池用負極。 - 前記突出領域の形状が、多角形、円形、または楕円形である、請求項1〜6のいずれかに記載のリチウム二次電池用負極。
- 多角形の角に丸みが付けられている、請求項7記載のリチウム二次電池用負極。
- 前記柱状粒子が、ケイ素の単体、ケイ素合金、ケイ素と酸素とを含む化合物、およびケイ素と窒素とを含む化合物よりなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1〜8のいずれかに記載のリチウム二次電池用負極。
- 前記ケイ素合金が、ケイ素と金属元素Mとの合金であり、前記金属元素Mが、リチウムと合金を形成しない元素である、請求項9記載のリチウム二次電池用負極。
- 前記金属元素Mが、チタン、銅およびニッケルよりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項10記載のリチウム二次電池用負極。
- 前記ケイ素と酸素とを含む化合物が、以下の一般式(1):
SiOx (1)
(式中、0<x<2)
で表される、請求項9記載のリチウム二次電池用負極。 - 前記柱状粒子が、前記集電体の表面の法線方向に対して、傾斜している、請求項1〜12のいずれかに記載のリチウム二次電池用負極。
- 前記柱状粒子が、前記集電体の表面の法線方向に対して傾斜して成長した複数の粒層の積層体を含む、請求項1〜13のいずれかに記載のリチウム二次電池用負極。
- 前記複数の粒層が、それぞれ異なる方向に成長している、請求項14記載のリチウム二次電池用負極。
- 請求項1〜15のいずれかに記載の負極と、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な正極活物質を含む正極と、リチウムイオン伝導性の電解質と、を備えたリチウム二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007258931A JP2008124003A (ja) | 2006-10-19 | 2007-10-02 | リチウム二次電池用負極およびそれを含むリチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006284918 | 2006-10-19 | ||
JP2007258931A JP2008124003A (ja) | 2006-10-19 | 2007-10-02 | リチウム二次電池用負極およびそれを含むリチウム二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008124003A true JP2008124003A (ja) | 2008-05-29 |
JP2008124003A5 JP2008124003A5 (ja) | 2010-11-18 |
Family
ID=39508498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007258931A Pending JP2008124003A (ja) | 2006-10-19 | 2007-10-02 | リチウム二次電池用負極およびそれを含むリチウム二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008124003A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010008266A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Panasonic Corp | 金属シートの検査方法および電池の製造方法 |
WO2010013405A1 (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池用集電体、非水電解質二次電池用電極、及びそれらの製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
JP2013149604A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-08-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 非水系二次電池用負極及び非水系二次電池並びにその製造方法 |
CN110556540A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 松下知识产权经营株式会社 | 锂二次电池 |
CN110556541A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 松下知识产权经营株式会社 | 锂二次电池 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017040A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Sanyo Electric Co Ltd | リチウム二次電池用電極の製造方法及びリチウム二次電池用電極 |
JP2005196970A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池用負極とその製造方法ならびにそれを用いた非水電解質二次電池 |
JP2005353582A (ja) * | 2004-05-11 | 2005-12-22 | Sony Corp | 電解液および電池 |
JP2006073212A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質電池 |
WO2006080265A1 (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | リチウム二次電池用負極とそれを用いたリチウム二次電池およびそれらの製造方法 |
-
2007
- 2007-10-02 JP JP2007258931A patent/JP2008124003A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017040A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Sanyo Electric Co Ltd | リチウム二次電池用電極の製造方法及びリチウム二次電池用電極 |
JP2005196970A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池用負極とその製造方法ならびにそれを用いた非水電解質二次電池 |
JP2005353582A (ja) * | 2004-05-11 | 2005-12-22 | Sony Corp | 電解液および電池 |
JP2006073212A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質電池 |
WO2006080265A1 (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | リチウム二次電池用負極とそれを用いたリチウム二次電池およびそれらの製造方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010008266A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Panasonic Corp | 金属シートの検査方法および電池の製造方法 |
WO2010013405A1 (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池用集電体、非水電解質二次電池用電極、及びそれらの製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
JP2010080432A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-04-08 | Panasonic Corp | 非水電解質二次電池用集電体、非水電解質二次電池用電極、及びそれらの製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
CN102084525A (zh) * | 2008-07-29 | 2011-06-01 | 松下电器产业株式会社 | 非水电解质二次电池用集电体、非水电解质二次电池用电极及它们的制造方法、以及非水电解质二次电池 |
JP2013149604A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-08-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 非水系二次電池用負極及び非水系二次電池並びにその製造方法 |
US9929407B2 (en) | 2011-12-21 | 2018-03-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Negative electrode for non-aqueous secondary battery, non-aqueous secondary battery, and manufacturing methods thereof |
CN110556540A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 松下知识产权经营株式会社 | 锂二次电池 |
CN110556541A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 松下知识产权经营株式会社 | 锂二次电池 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4113910B2 (ja) | リチウム二次電池用負極およびその製造方法 | |
JP5043338B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
JP4177885B2 (ja) | リチウム二次電池用負極、リチウムイオン二次電池およびその製造法 | |
JP4642835B2 (ja) | 電極用集電体 | |
JP4351732B2 (ja) | リチウム二次電池用電極およびそれを備えたリチウム二次電池 | |
KR101054621B1 (ko) | 리튬 이차전지용 음극 및 그것을 포함한 리튬 이차전지 | |
JP5342440B2 (ja) | リチウム二次電池用負極およびそれを備えたリチウム二次電池、ならびにリチウム二次電池用負極の製造方法 | |
JP2008098157A (ja) | リチウムイオン二次電池用負極およびそれを用いるリチウムイオン二次電池 | |
JP2008117785A (ja) | リチウム二次電池用負極およびその製造方法 | |
KR20110083750A (ko) | 리튬 이온 이차전지용 음극 및 리튬 이온 이차전지 | |
JP5095132B2 (ja) | リチウム二次電池用負極およびそれを含むリチウム二次電池 | |
JP2008124003A (ja) | リチウム二次電池用負極およびそれを含むリチウム二次電池 | |
WO2009142009A1 (ja) | リチウム二次電池用電極およびそれを備えたリチウム二次電池 | |
JP2010182620A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2008135376A (ja) | 電池用電極板およびそれを用いるリチウム二次電池 | |
JP5045085B2 (ja) | リチウム二次電池用負極 | |
JP2008181835A (ja) | リチウム二次電池用負極 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20081107 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101001 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101001 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121115 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130107 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130411 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130606 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130711 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130828 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131128 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140403 |