[發(fā)明專利]電氣設(shè)備用負(fù)極活性物質(zhì)、電氣設(shè)備用負(fù)極以及電氣設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280064240.7
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN104011909A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 渡邊學(xué);田中修;吉田雅夫
• 申請（專利權(quán)）人: 日產(chǎn)自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;C01B31/30;C23C14/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 張濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以可作為電動汽車(EV)、混合電動汽車(HEV)等的發(fā)動機(jī)驅(qū)動用電源使用的二次電池、電容器等為代表的電氣設(shè)備用的負(fù)極活性物質(zhì)。

背景技術(shù)

近年來，作為應(yīng)對大氣污染、地球溫室效應(yīng)的對策，以降低二氧化碳(CO₂)排放量為目標(biāo)采取了各種措施。此外，在汽車產(chǎn)業(yè)界，期待通過引入混合電動汽車、電動汽車來削減CO₂排放量。因此，作為這些車輛的發(fā)動機(jī)驅(qū)動用電源，高性能二次電池的開發(fā)正日益盛行。

作為上述的發(fā)動機(jī)驅(qū)動用二次電池，特別要求高容量、同時循環(huán)特性優(yōu)異。因此，從這樣的觀點來看，在各種二次電池中，具有高理論能量的鋰離子二次電池已備受關(guān)注。為了提高諸如這樣的鋰離子二次電池中的能量密度，必須增加正極和負(fù)極每單位質(zhì)量所蓄積的電量，為了滿足諸如這樣的要求，各自的活性物質(zhì)的選定變得極其重要。

作為提高這樣的鋰離子二次電池的性能的提案，提出了能夠獲得低電阻、高充放電效率的高容量電池的電極材料、電極結(jié)構(gòu)體、以及使用它們的二次電池(參見例如專利文獻(xiàn)1)。

即，公開了一種由合金顆粒構(gòu)成的電極材料，所述合金顆粒是以硅為主成分的固體狀態(tài)的合金顆粒，且在微晶硅或者非晶化硅中分散有由硅以外的元素構(gòu)成的微晶或者非晶質(zhì)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2004-311429號公報

發(fā)明內(nèi)容

然而，在使用了上述專利文獻(xiàn)1所述的電極材料的鋰離子二次電池中存在下述問題:在硅(Si)與鋰(Li)合金化時，由無定形狀態(tài)向結(jié)晶狀態(tài)轉(zhuǎn)變，引起大的體積變化，因而電極的循環(huán)壽命降低。

此外，在諸如這樣的Si系活性物質(zhì)的情況下，容量與循環(huán)耐久性一般呈折衷關(guān)系，能夠在顯示高容量的同時、提高循環(huán)耐久性的活性物質(zhì)的開發(fā)成為課題。

鑒于諸如這樣的傳統(tǒng)技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于，在鋰離子二次電池等電氣設(shè)備用的負(fù)極活性物質(zhì)中，抑制無定形‐結(jié)晶的相轉(zhuǎn)移，提高循環(huán)壽命。而且，還在于，提供能夠得到高容量的負(fù)極活性物質(zhì)。然后，還在于，提供使用了諸如這樣的負(fù)極活性物質(zhì)的電氣設(shè)備用負(fù)極、電氣設(shè)備、以及鋰離子二次電池。

本發(fā)明的電氣設(shè)備用負(fù)極活性物質(zhì)具有下述合金，所述合金含有29質(zhì)量％以上的硅，余量為錫、碳以及不可避免的雜質(zhì)。

附圖說明

[圖1]圖1描繪并示出了構(gòu)成本發(fā)明的實施方式的電氣設(shè)備用負(fù)極活性物質(zhì)的Si-Sn-C系合金的組成范圍、以及實施例中成膜的合金成分的三元組成圖。

[圖2]圖2為顯示構(gòu)成本發(fā)明的實施方式的電氣設(shè)備用負(fù)極活性物質(zhì)的Si-Sn-C系合金的適宜組成范圍的三元組成圖。

[圖3]圖3為顯示構(gòu)成本發(fā)明的實施方式的電氣設(shè)備用負(fù)極活性物質(zhì)的Si-Sn-C系合金的更適宜組成范圍的三元組成圖。

[圖4]圖4為顯示構(gòu)成本發(fā)明的實施方式的電氣設(shè)備用負(fù)極活性物質(zhì)的Si-Sn-C系合金的更適宜組成范圍的三元組成圖。

[圖5]圖5為顯示本發(fā)明的實施方式的鋰離子二次電池的一例的截面示意圖。

[圖6]圖6為顯示負(fù)極活性物質(zhì)合金組成對本發(fā)明的實施例以及比較例中所得的電池的初期放電容量的影響的圖。

[圖7]圖7為顯示負(fù)極活性物質(zhì)合金組成對本發(fā)明的實施例以及比較例中所得的電池的第50個循環(huán)的放電容量保持率的影響的圖。

[圖8]圖8為顯示負(fù)極活性物質(zhì)合金組成對本發(fā)明的實施例以及比較例中所得的電池的第100個循環(huán)的放電容量保持率的影響的圖。

符號說明

1???鋰離子二次電池

10??電池元件

11??正極

12??負(fù)極

12a?負(fù)極集電體

12b?負(fù)極活性物質(zhì)層

13??電解質(zhì)層

30??外裝體

發(fā)明的具體實施方式

以下，針對本發(fā)明的實施方式的電氣設(shè)備用負(fù)極活性物質(zhì)，以使用其的鋰離子二次電池用負(fù)極、鋰離子二次電池為例進(jìn)行具體說明。而且，在本說明書中，“％”如無特殊提及是指質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。此外，為了便于說明，有些情況下，附圖的尺寸比例可能存在一定程度的夸張，與實際的比例存在出入。

[電氣設(shè)備用負(fù)極活性物質(zhì)]