JP2009043523A - Method of manufacturing negative electrode for lithium secondary battery and negative electrode for lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サイクル特性に優れたリチウム二次電池用負極の製造方法、およびその製造方法により製造されたリチウム二次電池用負極に関する。 The present invention relates to a method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery excellent in cycle characteristics, and a negative electrode for a lithium secondary battery produced by the production method.
携帯用通信機器は、小型化と用途の多様化により、近年益々需要が増加している。また、携帯用通信機器に用いられる二次電池は、放電容量の増大と寿命の延長という性能向上が求められている。特に、エネルギー密度の高いリチウム二次電池が、生産量を顕著に伸張している。 In recent years, the demand for portable communication devices has been increasing due to downsizing and diversification of applications. In addition, secondary batteries used in portable communication devices are required to have improved performance such as increased discharge capacity and extended life. In particular, lithium secondary batteries with high energy density have significantly increased production.
現在市販されているリチウム二次電池の多くは、正極にLiCoO2などのLi含有複合酸化物、負極に黒鉛を用いて構成されている。黒鉛を用いた負極材料は、LiC6で示される組成までしかリチウムイオンを吸蔵できないので、負極材料である黒鉛の体積当たりの容量は、372mAh/gが最大値となる。この値は金属リチウムの理論容量の約1/5に過ぎないので、現在のリチウム二次電池の構成では、エネルギー密度の向上が限界となってきた。 Many of the lithium secondary batteries currently on the market are configured using a Li-containing composite oxide such as LiCoO 2 for the positive electrode and graphite for the negative electrode. Since the negative electrode material using graphite can occlude lithium ions only up to the composition represented by LiC 6 , the capacity per volume of graphite as the negative electrode material has a maximum value of 372 mAh / g. Since this value is only about 1/5 of the theoretical capacity of metallic lithium, the current lithium secondary battery configuration has been limited in improving energy density.
そこで、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出できることが知られているAl、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Biといった金属元素、あるいはそれらの合金が、リチウム二次電池の負極材料として用いられつつある。前記の金属元素、あるいはそれらの合金の体積当たりのリチウムイオンの理論容量は、例えば、Alは2167mAh/cm3、Siは2377mAh/cm3、Geは2344mAh/cm3、Snは1982mAh/cm3、Pbは1720mAh/cm3、Sbは1679mAh/cm3、Biは1768mAh/cm3となる。すなわち、黒鉛を用いた炭素質材料と比較して、前記の金属元素、あるいはそれらの合金を負極材料とすると、体積当たりの容量を大きくすることができる。しかしながら、その一方で、前記の金属元素、あるいはそれらの合金は、リチウムイオンの吸蔵・放出反応の際に生じる膨張・収縮が大きいので、集電体との電気的接合が保持できなくなり、容量が減少するという課題がある。 Accordingly, a metal element such as Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, or an alloy thereof, which is known to be able to reversibly store and release lithium ions, is a lithium secondary battery. It is being used as a negative electrode material. Wherein the metal element or the theoretical capacity of lithium ions per volume of their alloys, is, for example, Al is 2167mAh / cm 3, Si is 2377mAh / cm 3, Ge is 2344mAh / cm 3, Sn is 1982mAh / cm 3, Pb is 1720 mAh / cm 3 , Sb is 1679 mAh / cm 3 , and Bi is 1768 mAh / cm 3 . That is, in comparison with a carbonaceous material using graphite, the capacity per volume can be increased by using the metal element or the alloy thereof as a negative electrode material. However, on the other hand, the above metal elements or their alloys have a large expansion / contraction generated during the lithium ion storage / release reaction, so that the electrical connection with the current collector cannot be maintained and the capacity is reduced. There is a problem of decreasing.
その課題に対して、予め凹凸を設けて表面を粗化させた集電体に、負極活物質を加熱生成したガスを斜め方向から照射することで、集電体表面に柱状負極活物質粒を密着形成する電極が検討されている。柱状負極活物質粒を密着形成する際、集電体表面に設けられた凹凸のマスク効果を利用して、互いに隣り合う柱状負極活物質粒の間に一定間隔を設けることで、膨張時の柱状負極活物質粒同士の衝突を回避させることができる(例えば、特許文献1参照)。
上記従来の負極の製造方法によれば、柱状負極活物質粒が形成される集電体表面の粗化状態を制御することで、互いに隣り合う柱状負極活物質粒の間に適度な間隔を設けることができ、膨張時の柱状負極活物質粒同士の衝突をある程度は回避できる。 According to the above-described conventional negative electrode manufacturing method, by controlling the roughened state of the current collector surface on which the columnar negative electrode active material particles are formed, an appropriate interval is provided between the columnar negative electrode active material particles adjacent to each other. The collision between the columnar negative electrode active material particles during expansion can be avoided to some extent.
しかしながら、柱状負極活物質粒が膨張するのに必要な空間を確保する観点では、集電体表面の粗化状態の制御のみでは十分に対応できない場合がある。特に、集電体表面の傾斜方向に対して垂直な方向には、マスク効果が得られず、傾斜方向に対して平行な方向よ
りも少ない膨張空間しか確保できないので、膨張時の柱状負極活物質粒同士の衝突を回避できる十分な間隔を確保できないという課題がある。
However, from the viewpoint of securing the space necessary for the columnar negative electrode active material particles to expand, there are cases where it is not possible to sufficiently cope with the control of the roughened state of the current collector surface alone. In particular, since the mask effect is not obtained in the direction perpendicular to the inclination direction of the current collector surface, and less expansion space can be secured than in the direction parallel to the inclination direction, the columnar negative electrode active material during expansion There is a problem that it is not possible to secure a sufficient interval for avoiding collision between grains.
上記の課題を解決するために、本発明は、表面に凹凸が設けられて粗化されている集電体の表面に、リチウム二次電池負極用の活物質を、集電体の表面に斜めから蒸着させるリチウム二次電池用負極の製造方法であって、活物質は、リチウムと珪素であり、リチウムと珪素を同時に集電体に蒸着させるリチウム二次電池用負極の製造方法とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an active material for a lithium secondary battery negative electrode on a surface of a current collector that is roughened by providing irregularities on the surface, and is oblique to the surface of the current collector. A method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery, wherein the active materials are lithium and silicon, and the lithium and silicon are vapor-deposited on a current collector at the same time.
本発明の製造方法により、集電体表面に、珪素がリチウムイオンを吸蔵して膨張した状態と実質的に同一状態の柱状負極活物質粒が形成されたリチウム二次電池用負極を製造することができる。 By the production method of the present invention, a negative electrode for a lithium secondary battery in which columnar negative electrode active material grains having substantially the same state as silicon expanded and occluded lithium ions is formed on the current collector surface. Can do.
本発明のリチウム二次電池用負極の製造方法によれば、放電時にリチウムイオンを放出して体積を収縮させた柱状負極活物質粒が、充電時に再度、リチウムイオンを吸蔵して膨張しても、柱状負極活物質粒同士の衝突が起きにくく、集電体と柱状負極活物質粒の十分な密着性の確保が可能な、サイクル特性に優れたリチウム二次電池用負極を製造することができる。 According to the method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention, even if the columnar negative electrode active material particles whose volume has been shrunk by discharging lithium ions during discharging, occlude lithium ions again during expansion and expand. In addition, it is possible to manufacture a negative electrode for a lithium secondary battery excellent in cycle characteristics, in which collision between columnar negative electrode active material particles hardly occurs, and sufficient adhesion between the current collector and the columnar negative electrode active material particles can be secured. .
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
〈リチウム二次電池用負極20の製造装置〉
図1は、本発明の実施の形態1におけるリチウム二次電池用負極20の製造装置である蒸着装置13の概略図である。図1に示すように、本実施の形態1におけるリチウム二次電池用負極20の製造装置である蒸着装置13は、真空容器4、真空容器4に接続された配管14に設けられた主弁5、主弁5を通じて真空容器4内を減圧する高真空用ポンプ6と低真空用ポンプ7により構成されている。
(Embodiment 1)
<Production apparatus for
FIG. 1 is a schematic diagram of a
高真空用ポンプ6は、到達真空度が10−4Pa以下であることが好ましく、さらには10−6Pa以下であることが好ましい。また、低真空用ポンプ7は、高真空用ポンプ6の背圧以下を保てるものであれば良い。
The
真空容器4の底部には、リチウムを蒸発させるためのリチウム蒸発源1、珪素を蒸発させるための珪素蒸発源2が、遮蔽板8を介して設けられている。遮蔽板8は、蒸発させたリチウムと珪素のクロストークを防止している。リチウム蒸発源1および珪素蒸発源2の斜め上方には、水晶振動式のリチウム蒸発速度計測用レートモニタ9および珪素蒸発速度計測用レートモニタ10がそれぞれ設置され、リチウム蒸発源1からのリチウム蒸発速度および珪素蒸発源2からの珪素の蒸発速度を検出している。
At the bottom of the
真空容器4の上部には、集電体ホルダー12が設けられ、集電体3が設置されている。集電体ホルダー12の直下には、シャッター11を設け、安定化時間内の集電体3へのリチウムおよび珪素の付着を防止している。ここで、安定化時間とは、リチウム蒸発源1および珪素蒸発源2が、リチウムおよび珪素の蒸発速度を安定化させるために必要とする時間を示す。
A
集電体ホルダー12は、鉛直方向に対して任意の角度で集電体3の設置面を変化させることができる。本実施の形態では、集電体3の蒸着面からの法線と、リチウム蒸発源1お
よび珪素蒸発源2の蒸発面間の中点と集電体3を結ぶ直線とが成す角度θを調節することができる(詳細な構成の説明は省略する)。
The
なお、リチウム蒸発源1としては、リチウムを600℃程度まで安定的に加熱できるものであれば良く、例えば、カートリッジ式ヒータを備えたクヌーセンセルを使用することができる(詳細な構成の説明は省略する)。
The
珪素蒸発源2としては、珪素を安定的に加熱できるものであれば良く、例えば、電子ビーム銃加熱式の銅ルツボを用いることができる。銅ルツボには、珪素を溶解しても破壊しないように、水冷機能をもたせている。上記電子ビーム銃としては、加速電圧5〜10kV、照射電流0.3〜1A程度の出力があれば良く、例えば、日本電子株式会社製JEBG−303UA型電子銃を使用することができる(詳細な構成の説明は省略する)。
The
〈リチウム二次電池用負極20の製造方法および好ましい製造条件〉
図2は、本発明の実施の形態1におけるリチウム二次電池用負極20の概略断面図である。本実施の形態1におけるリチウム二次電池用負極20の製造方法および好ましい製造条件について、以下に説明する。
<The manufacturing method and preferable manufacturing conditions of the
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of
まず、表面に凹凸を設けて粗化された集電体3を、蒸着装置13の集電体ホルダー12に設置する。
First, the
本実施の形態1における集電体3の表面粗化は、集電体3と負極活物質粒の密着性向上、さらには形成される負極活物質粒が柱状に形成されるために必要である。集電体3の一例としては、厚み35μmの銅箔表面に凹凸を設け、表面粗さRzを十点平均粗さで10μmとしたもの(例えば、古河サーキットフォイル株式会社製)が好ましいが、表面粗さRzが十点平均粗さで5μm以上あれば良い。ここで、表面粗さRzとは、JIS B0601:1994において定義される十点平均粗さを示す。なお、集電体3の組成としては、主成分としての銅の他に、ジルコニウム、チタンなどのリチウムと反応しない元素や、酸素、セレン、テルル等の混入不可避元素が含まれていても問題はない。
The surface roughening of the
集電体ホルダー12における集電体3の設置面の角度は、集電体3の表面に形成される柱状負極活物質粒21の形状を左右する。そのため、良好な形状の柱状負極活物質粒21を集電体3の表面に形成するには、リチウム蒸発源1および珪素蒸発源2と集電体3を結ぶ直線と、集電体3の蒸着面からの法線とが成す角度θが30°≦θ≦80°となるように、集電体3を集電体ホルダー12に設置することが好ましい。
The angle of the installation surface of the
柱状負極活物質粒21は、表面に予め形成された凹凸形状を有する集電体3と角度θによってマスク効果が生じ、リチウムおよび珪素の蒸気が集電体3表面の凸部分に優先的に蒸着することで形成される。表面の凹凸が小さい場合、あるいは角度θが小さい場合には、マスク効果が弱まり、負極活物質が柱状ではなく連続した層になりやすいため、放電時の負極活物質の収縮の際に、柱状負極活物質粒21自らが亀裂を生じ、容量を低下させる可能性がある。したがって、柱状負極活物質粒21が好ましい柱状形状を得るためには、集電体3表面の凹凸の程度として、例えば十点平均粗さでの表面粗さRzを5μm以上とし、角度θを30°以上にすると良い。ただし、角度θを大きくするほど、集電体3へのリチウムおよび珪素の付着率が低下するので、角度θは80°以下が好ましい。
The columnar negative electrode
このように、柱状負極活物質粒21が集電体3の表面に斜めに形成されることで、柱状負極活物質粒21の周囲に膨張できる空隙を存在させることができる。したがって、電池充放電サイクルの繰り返しや高い充電電圧がかかる場合等、さらに膨張した場合にも、柱状負極活物質粒21同士の接触による集電体3の破壊を抑制することができる。
As described above, the columnar negative electrode
次に、リチウムおよび珪素をそれぞれリチウム蒸発源1および珪素蒸発源2に挿入し、高真空用ポンプ6および低真空用ポンプ7を作動させて、真空容器4内を減圧する。その後、例えばアルゴンを真空容器4内に導入し、真空容器4内の圧力が1×10−4Paとなるように調整する。
Next, lithium and silicon are inserted into the
そして、リチウム蒸発源1に対して交流電力を加えることで、リチウムを加熱して蒸発させる。また同時に、珪素蒸発源2に対して電子を照射し、珪素を加熱・熔融により蒸発させる。この時の、リチウム蒸発源1からのリチウム蒸発速度と珪素蒸発源2からの珪素蒸発速度を、それぞれリチウム蒸発速度計測用レートモニタ9および珪素蒸発速度計測用レートモニタ10を用いて管理する。
Then, by applying AC power to the
リチウム蒸発速度計測用レートモニタ9および珪素蒸発速度計測用レートモニタ10でリチウムの蒸発速度と珪素の蒸発速度を計測し、リチウム蒸発源1からのリチウムの蒸発量および珪素蒸発源2からの珪素量が所定量になったことを確認すると、シャッター18が開放されて、集電体3表面への柱状負極活物質粒21の形成が行われる。
The lithium evaporation rate and the silicon evaporation rate are measured by the rate monitor 9 for measuring the lithium evaporation rate and the rate monitor 10 for measuring the silicon evaporation rate, and the amount of evaporation of lithium from the
リチウム蒸発速度計測用レートモニタ9、珪素蒸発速度計測用レートモニタ10、集電体3にそれぞれ到達するリチウムの蒸発量、珪素の蒸発量は、それぞれの到達経路における残存ガスによって大きく変動を受けることから、真空容器4内のガス種とガス圧を一定に保つ必要がある。したがって、真空容器4に導入されるアルゴンは、10−4Pa〜1×10−2Paの範囲で一定に保たれることが好ましい。
The lithium evaporation rate measurement rate monitor 9, the silicon evaporation rate
本実施の形態1においては、集電体3表面に形成される柱状負極活物質粒21のリチウムと珪素の組成比Rを、「蒸着させるリチウムのモル数/蒸着させる珪素のモル数」、すなわち、「柱状負極活物質粒21におけるリチウムモル数/珪素モル数」と定義する。この組成比Rが3.3≦R≦4.4となるように、リチウム蒸発源1からのリチウム蒸発速度および珪素蒸発源2からの珪素蒸発速度を制御することが好ましい。
In the first embodiment, the composition ratio R of lithium and silicon in the columnar negative electrode
一般に、負極を用いてリチウム二次電池を形成する場合、一度、柱状負極活物質粒からリチウムイオンを放出して体積を収縮させてから、リチウム二次電池を形成する。その後、再度充電して、柱状負極活物質粒にリチウムイオンを吸蔵して体積を膨張させる。 In general, when a lithium secondary battery is formed using a negative electrode, the lithium secondary battery is formed after the lithium ions are once released from the columnar negative electrode active material particles to shrink the volume. Then, it charges again and occludes lithium ion to a columnar negative electrode active material particle, and expands a volume.
組成比Rを3.3未満として柱状負極活物質粒21を形成した場合、柱状負極活物質粒21は十分な膨張状態とならないために、リチウム二次電池の充電過程でさらに膨張する可能性がある。この場合、隣接する柱状負極活物質粒21同士が衝突や接触して、集電体3から破断すること等により、リチウム二次電池用負極20の容量が低下する。
When the columnar negative electrode
しかしながら、組成比Rを3.3≦R≦4.4とした場合には、柱状負極活物質粒21はリチウムイオンを吸蔵してほぼ膨張した状態、すなわち、リチウム及び珪素を蒸着させることにより形成された柱状負極活物質粒21に近い形状(大きさ)に戻るだけである。したがって、柱状負極活物質粒21同士の衝突を緩和することができるため、柱状負極活物質粒21の破断が生じにくく、集電体3と柱状負極活物質粒21の十分な密着性の確保が可能な、充放電時にもサイクル特性に優れたリチウム二次電池用負極となる。
However, when the composition ratio R is 3.3 ≦ R ≦ 4.4, the columnar negative electrode
このように、柱状負極活物質粒21のリチウムと珪素の組成比Rを3.3≦R≦4.4とすることにより、充放電を繰り返し行っても、柱状負極活物質粒21の膨張を抑制することができ、良好なサイクル特性を維持することができる。
Thus, by setting the composition ratio R of lithium and silicon of the columnar negative electrode
なお、集電体3の表面に形成される柱状負極活物質粒21の量は、目的とする電池容量
により設定すべきである。例えば、18650サイズの円筒型リチウム二次電池用の負極とする場合には、目的とする負極極板の容量が4〜6mAh/cm2程度となるように、リチウム蒸発源1からのリチウム蒸発速度、珪素蒸発源2からの珪素蒸発速度、シャッター11の開閉時間等を調整して作製することが好ましい。
The amount of the columnar negative electrode
〈リチウム二次電池の構成〉
本実施の形態1のリチウム二次電池用負極20を用いたリチウム二次電池として、コイン型電池30を用いて説明する。
<Configuration of lithium secondary battery>
A coin-
図3は、本発明の実施の形態1のリチウム二次電池用負極20を用いたコイン型電池30の構造を示す概略断面図である。コイン型電池30は、正極32と、負極20と、これらの間に介在するセパレータ33とからなる電極群を有し、ガスケット35により密閉されている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a coin-
正極32は、金属リチウムを用いて形成され、正極端子を兼ねた正極ケース31と電気的に接続されている。負極20は、本実施の形態1に示すリチウム二次電池用負極20であり、負極端子を兼ねた封口板36と電気的に接続されている。正極32と負極20には、リチウムイオン伝導性を有する電解質が含浸されている。
The
なお、負極20は、上記リチウム二次電池の形状によって用途を制限されることなく、コイン型の他に、ボタン、シート、シリンダー、扁平、角形等の何れであっても適用可能である。また、リチウム二次電池の正極、電解質、セパレータ等は、現行のリチウム二次電池に使われているものを用いることが可能であることは言うまでもない。
The
次に、本発明の具体例について説明する。評価セルとして、リチウム二次電池用負極20を用いたコイン型電池30を作製した。
Next, specific examples of the present invention will be described. As an evaluation cell, a coin-
(実施例1)
芯材厚さ10μmの電解銅箔に凸凹を設けて、その凸凹間の最大高さを8μmとする集電体3を形成した。集電体3の蒸着面からの法線と、リチウム蒸発源1および珪素蒸発源2の蒸発面間の中点と集電体3を結ぶ直線の角度θが所定の角度を成すように、図1の蒸着装置13内に設置した。金属リチウム(純度99.9%)50gおよび珪素(純度99.9999%)100gを、それぞれリチウム蒸発源1および珪素蒸発源2に挿入し、真空容器4内を7×10−5Paまで減圧した。その後、マスフローコントローラを通じてアルゴンを真空容器4内に導入し、真空容器4内の圧力が1×10−4Paとなるように調整した。
Example 1
Concavities and convexities were provided on an electrolytic copper foil having a core material thickness of 10 μm, and
リチウム蒸発源1に対して80V、42Aの交流電力を加え、リチウムを加熱した。このとき、リチウムの温度は524℃とした。珪素蒸発源2に対して10kV、400mAの電子を照射して珪素を加熱・熔融させた。また、リチウムや珪素の蒸発速度が安定するまで約15分間放置した。
AC power of 80 V and 42 A was applied to the
リチウム蒸発速度計測用レートモニタ9および珪素蒸発速度計測用レートモニタ10でリチウムの蒸発速度と珪素の蒸発速度を計測し、基板面となる集電体3に蒸着させるリチウムと珪素の組成比Rが4となることを確認してから、シャッター11を開放し、集電体3表面への柱状負極活物質粒21の形成を開始した。そして、6時間後にシャッター11を閉じて、柱状負極活物質粒21の形成を終了し、リチウム二次電池用負極20を作製した。
The lithium evaporation rate measurement rate monitor 9 and the silicon evaporation rate
(実施例2)
集電体3に蒸着させるリチウムと珪素の組成比Rを3.3としたこと以外、実施例1と同様の条件で、集電体3の表面に柱状負極活物質粒21を形成し、リチウム二次電池用負極20を作製した。
(Example 2)
Columnar negative electrode
(比較例1)
集電体3に珪素のみを蒸着させたこと以外、実施例1と同様の条件で、集電体3の表面に柱状負極活物質粒21を形成し、リチウム二次電池用負極20を作製した。
(Comparative Example 1)
Columnar negative electrode
(比較例2)
集電体3に蒸着させるリチウムと珪素の組成比Rを3としたこと以外、実施例1と同様の条件で、集電体3の表面に柱状負極活物質粒21を形成し、リチウム二次電池用負極20を作製した。
(Comparative Example 2)
Columnar negative electrode
上記のように形成した各柱状負極活物質粒21に含まれるリチウムと珪素の組成比Rを、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法で計測して確認した。(表1)に、その計測結果を示す。
The composition ratio R of lithium and silicon contained in each columnar negative electrode
(特性の比較)
実施例1、実施例2、比較例1、比較例2で作製したリチウム二次電池用負極20を用いて、評価用のコイン型電池30をそれぞれ作製し、充放電サイクルの試験を行った。サイクル試験の条件としては、充電電流、放電電流ともに100μA、充電停止電圧1V、放電停止電圧0V、充電と放電の間の休止時間10分、計測環境温度20℃とした。サイクル試験における充電と放電の順序としては、評価セルの端子電圧が充電停止電圧になるまで充電を行ってから、端子電圧が1Vになるまでの放電と0Vになるまでの充電を交互に繰り返した。
(Characteristic comparison)
Using the
サイクル試験時における各コイン型電池30の容量維持率を測定し、特性を比較した。ここで、容量維持率とは、サイクル試験において観測される最大放電容量を基準容量として、各サイクルでの最大放電容量に対する実測放電容量の割合とする。
The capacity maintenance rate of each coin-
なお、実施例1、実施例2、比較例1、比較例2においては、リチウム二次電池用負極20をそれぞれほぼ直径11.3mmの円形に切り出して使用した。電解液としては、LiPF61モルを、30体積%のエチレンカーボネートと50体積%のメチルエチルカーボネートと20体積%のジエチルカーボネートとの混合溶媒1リットルに溶解させたものを用いた。
In Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, the
図4は、サイクル試験における各評価セルの充放電サイクル数と容量維持率の関係図である。図4に示すように、比較例1および比較例2の場合では、7サイクル目の容量維持率が70%以下に急激に低下しているのに対して、実施例1および実施例2の場合では、
7サイクル目までずっと90%以上を維持している。これは、柱状負極活物質粒21を珪素にリチウムを吸蔵させて形成することにより、柱状負極活物質粒21の最大膨張時の膨張率が抑制される、すなわち、隣接する柱状負極活物質粒21同士の衝突により柱状負極活物質粒21が破断して集電体3から脱落することが抑制される。その結果、柱状負極活物質粒21と集電体3の密着性が確保されたものと考えられる。
FIG. 4 is a relationship diagram between the number of charge / discharge cycles of each evaluation cell and the capacity maintenance rate in the cycle test. As shown in FIG. 4, in the case of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the capacity retention rate at the seventh cycle is rapidly decreased to 70% or less, whereas in the case of Example 1 and Example 2. Then
Maintains over 90% until the 7th cycle. This is because the columnar negative electrode
本発明は、リチウム二次電池のサイクル特性を向上させるリチウム二次電池用負極とその製造方法に有用である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is useful for the negative electrode for lithium secondary batteries which improves the cycling characteristics of a lithium secondary battery, and its manufacturing method.
1 リチウム蒸発源
2 珪素蒸発源
3 集電体
4 真空容器
5 主弁
6 高真空用ポンプ
7 低真空用ポンプ
8 遮蔽板
9 リチウム蒸発速度計測用レートモニタ
10 珪素蒸発速度計測用レートモニタ
11 シャッター
12 集電体ホルダー
13 蒸着装置
14 配管
20 負極
21 柱状負極活物質粒
30 コイン型電池
31 正極ケース
32 正極
33 セパレータ
35 ガスケット
36 封口板
DESCRIPTION OF
Claims (3)
リチウム二次電池負極用の活物質を、前記集電体の表面に斜めから蒸着させるリチウム二次電池用負極の製造方法であって、
前記活物質は、リチウムと珪素であり、前記リチウムと前記珪素を同時に前記集電体に蒸着させるリチウム二次電池用負極の製造方法。 On the surface of the current collector roughened with unevenness on the surface,
A method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery, wherein an active material for a lithium secondary battery negative electrode is obliquely deposited on the surface of the current collector,
The said active material is lithium and silicon, The manufacturing method of the negative electrode for lithium secondary batteries which vapor-deposits the said lithium and the said silicon on the said collector simultaneously.
但し、Rは、蒸着させるリチウムのモル数/蒸着させる珪素のモル数を示す。 2. The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein a composition ratio R of the lithium to be deposited and the silicon is 3.3 ≦ R ≦ 4.4.
Here, R represents the number of moles of lithium to be deposited / the number of moles of silicon to be deposited.
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