本發(fā)明涉及一種鋰金屬二次電池用負極及其制造方法、以及鋰金屬二次電池。

背景技術：

1、近年來，正在開展有助于提高能源的效率的二次電池的研究開發(fā)，以能夠確保使很多人獲得負擔得起的、可靠的、可持續(xù)的和先進的能源。作為二次電池，使用了鋰金屬作為負極活性物質的鋰金屬二次電池，由于能量密度高而受到關注。

2、作為鋰金屬二次電池的負極，已知一種層疊型負極，具有負極集電體、與配置于負極集電體的至少一表面的鋰層。在該層疊型負極中，研究了在鋰層的表面設置凹凸(專利文獻1)。

3、[先前技術文獻]

4、(專利文獻)

5、專利文獻1：日本特開平7-272726號公報

技術實現(xiàn)思路

1、[發(fā)明所要解決的問題]

2、另外，鋰金屬二次電池的問題在于提高放電容量、速率特性及循環(huán)特性。為了提高鋰金屬二次電池的放電容量與速率特性，有效的是加大負極的鋰層的表面積，擴大負極的反應面積。然而，如果加大負極的鋰層的表面積，則鋰層容易氧化。如果鋰層氧化，則鋰層的表面電阻會變大，放電容量、速率特性及循環(huán)特性等特性有可能下降。

3、本案的目的在于，提供一種反應面積大且化學上穩(wěn)定的鋰金屬二次電池用負極及其制造方法、以及放電容量、速率特性及循環(huán)特性得到提高的鋰金屬二次電池。并且，進而助力于能源的效率化。

4、[解決問題的技術手段]

5、本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了解決上述問題，有效的是使鋰金屬層的表面為凹凸形狀來增加表面積，同時以抗氧化覆膜覆蓋鋰金屬層的表面進行，從而完成了本發(fā)明。因而，本發(fā)明提供以下方案。

6、(1)一種鋰金屬二次電池用負極，具有負極集電體、與配置于前述負極集電體的至少一表面的含鋰金屬層，前述含鋰金屬層的表面的至少一部分具有凹凸形狀，前述表面的展開面積比sdr為1.0以上，且前述表面被抗氧化覆膜覆蓋。

7、根據(jù)(1)的鋰金屬二次電池用負極，由于含鋰金屬層的表面的至少一部分具有凹凸形狀，展開面積比sdr為1.0以上，所以含鋰金屬層的表面積即反應面積大。另外，由于含鋰金屬層的表面的至少一部分被抗氧化覆膜覆蓋，所以不易氧化，化學上穩(wěn)定。

8、(2)根據(jù)(1)所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述含鋰金屬層的前述表面的算術平均粗糙度sa為0.5μm以上。

9、根據(jù)(2)的鋰金屬二次電池用負極，由于形成為凹凸形狀的表面的算術平均粗糙度sa大，所以含鋰金屬層的反應面積切實變大。由于鋰金屬二次電池用負極的算術平均粗糙度sa大，會使相對于電解液的接觸角小，因此電解液的潤濕性也提高。

10、(3)根據(jù)(1)或(2)所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述抗氧化覆膜包含氧與碳，從前述抗氧化覆膜的表面起至深度50nm為止的范圍內(nèi)的前述氧的平均含量相對于前述碳的平均含量以摩爾比計為3以上且5以下。

11、根據(jù)(3)的鋰金屬二次電池用負極，由于抗氧化覆膜相對于1摩爾的碳(c)包含3摩爾以上且5摩爾以下的量的氧(o)，碳與氧形成碳酸鹽，所以化學上穩(wěn)定。另外，由于抗氧化覆膜的厚度為50nm以上，所以抗氧化能力高。因此，含鋰金屬層的表面更不易氧化，化學上更穩(wěn)定。

12、(4)根據(jù)(1)～(3)中任一項所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述抗氧化覆膜包含碳酸鋰。

13、根據(jù)(4)的鋰金屬二次電池用負極，由于抗氧化覆膜包含碳酸鋰，所以化學上進一步穩(wěn)定。

14、(5)根據(jù)(1)～(4)中任一項所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述含鋰金屬層的硅的含量相對于鋰的含量以質量比計為400質量ppm以下。

15、根據(jù)(5)的鋰金屬二次電池用負極，由于硅的含量少，所以，穩(wěn)定性變高，不易發(fā)生經(jīng)時變化。

16、(6)根據(jù)(1)～(5)中任一項所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述負極集電體與前述含鋰金屬層之間的剝離強度為100n/cm以上。

17、根據(jù)(6)的鋰金屬二次電池用負極，由于負極集電體與含鋰金屬層之間的剝離強度高，所以，電氣特性長期穩(wěn)定。

18、(7)一種鋰金屬二次電池，具有上述(1)～(6)中任一項所述的鋰金屬二次電池用負極。

19、根據(jù)(7)的鋰金屬二次電池，由于具有上述的鋰金屬二次電池用負極，所以放電容量、速率特性及循環(huán)特性提高。

20、(8)一種鋰金屬二次電池用負極的制造方法，包括：準備工序，準備具有負極集電體、與配置于前述負極集電體的至少一表面的含鋰金屬層的層疊體；及，凹凸轉印工序，將具有算術平均粗糙度sa為0.5μm以上且展開面積比sdr為1.0以上的凹凸部的凹凸轉印材按壓于前述層疊體的前述含鋰金屬層側的表面。

21、根據(jù)(8)的鋰金屬二次電池用負極的制造方法，由于在凹凸轉印工序中，將具有展開面積比sdr大的凹凸部的凹凸轉印材按壓于含鋰金屬層，所以可以在含鋰金屬層的表面穩(wěn)定地形成凹凸形狀。

22、(9)根據(jù)(8)所述的鋰金屬二次電池用負極的制造方法，其中，在前述凹凸轉印工序中，使具有醚鍵或碳酸酯鍵的溶劑介入前述層疊體的前述含鋰金屬層側的表面與前述凹凸轉印材之間。

23、根據(jù)(9)的鋰金屬二次電池用負極的制造方法，由于溶劑介入含鋰金屬層與凹凸轉印材之間，所以容易將含鋰金屬層與凹凸轉印材剝離。另外，由于溶劑具有醚鍵或碳酸酯鍵，所以借由將凹凸轉印材按壓于含鋰金屬層而露出新的鋰金屬時，鋰金屬與溶劑反應而容易生成碳酸鋰。因此，可以在含鋰金屬層的表面穩(wěn)定地形成抗氧化覆膜。

24、(10)根據(jù)(8)或(9)所述的鋰金屬二次電池用負極的制造方法，其中，前述凹凸轉印材的前述表面的算術平均粗糙度sa為0.5μm以上。

25、根據(jù)(10)的鋰金屬二次電池用負極的制造方法，由于在凹凸轉印工序中使用的凹凸轉印材的表面的算術平均粗糙度sa大，所以可以在含鋰金屬層的表面更穩(wěn)定地形成凹凸形狀。

26、(發(fā)明的效果)

27、根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種反應面積大且化學上穩(wěn)定的鋰金屬二次電池用負極及其制造方法。另外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種放電容量、速率特性及循環(huán)特性得到提高的鋰金屬二次電池。

技術特征：

1.一種鋰金屬二次電池用負極，具有負極集電體、與配置于前述負極集電體的至少一表面的含鋰金屬層，

2.根據(jù)權利要求1所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述含鋰金屬層的前述表面的算術平均粗糙度sa為0.5μm以上。

3.根據(jù)權利要求1所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述抗氧化覆膜包含氧與碳，從前述抗氧化覆膜的表面起至深度50nm為止的范圍內(nèi)的前述氧的平均含量相對于前述碳的平均含量以摩爾比計為3以上且5以下。

4.根據(jù)權利要求1所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述抗氧化覆膜包含碳酸鋰。

5.根據(jù)權利要求1所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述含鋰金屬層的硅的含量相對于鋰的含量以質量比計為400質量ppm以下。

6.根據(jù)權利要求1所述的鋰金屬二次電池用負極，其中，前述負極集電體與前述含鋰金屬層之間的剝離強度為100n/cm以上。

7.一種鋰金屬二次電池，具有權利要求1至6中任一項所述的鋰金屬二次電池用負極。

8.一種鋰金屬二次電池用負極的制造方法，包括：

9.根據(jù)權利要求8所述的鋰金屬二次電池用負極的制造方法，其中，在前述凹凸轉印工序中，使具有醚鍵或碳酸酯鍵的溶劑介入前述層疊體的前述含鋰金屬層側的表面與前述凹凸轉印材之間。

10.根據(jù)權利要求8所述的鋰金屬二次電池用負極的制造方法，其中，前述凹凸轉印材的前述表面的算術平均粗糙度sa為0.5μm以上。

技術總結
本發(fā)明的一實施方式的鋰金屬二次電池用的負極具有負極集電體、與配置于負極集電體的至少一表面的含鋰金屬層，含鋰金屬層的表面的至少一部分具有凹凸形狀，前述表面的展開面積比Sdr為1.0以上，且前述表面被抗氧化覆膜覆蓋。

技術研發(fā)人員：西面和希
受保護的技術使用者：本田技研工業(yè)株式會社
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2