[發明專利]電池負極材料和電池

在審

• 申請號: 201610808220.6
• 申請日: 2016-09-07
• 公開（公告）號: CN106611840A
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 蚊野聰;梅谷幸宏;伊藤修二;北條伸彥
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M10/052
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 段承恩,徐健

技術領域

本公開涉及電池負極材料和電池。

背景技術

專利文獻1公開了一種硼置換石墨，其是將混合添加有硼化合物的不熔化碳質材料碳化后，在不與硼反應的惰性氣氛中快速進行升溫，進行了石墨化處理后快速冷卻得到的硼置換石墨，在采用XPS(X射線光電子能譜分析)測定出的硼1s譜中，由188eV附近的B1s峰的強度比得到的硼的比例，為采用XPS檢測出的表面層元素之中的5原子％以下。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特開2000-313609號公報

發明內容

現有技術中，期望不損失碳材料所具有的放電容量密度而實現輸入特性優異的電池負極材料和電池。

本公開的一方案中的電池負極材料含有碳材料，所述碳材料含有硼，在采用X射線光電子能譜法得到的B1s譜中，所述碳材料在結合能187.0eV～188.5eV的范圍出現的峰的峰面積相對于在結合能184.0eV～196.5eV的范圍出現的峰的全部峰面積的合計的比例為50％以上。

根據本公開，能夠不損失碳材料所具有的放電容量密度而實現輸入特性優異的電池負極材料和電池。

附圖說明

圖1是表示實施方式2中的電池的一例即電池10的概略結構的截面圖。

圖2是表示采用X射線光電子能譜法對實施例3的電池負極材料進行測定的結果的圖。

圖3是表示采用X射線光電子能譜法對比較例2的電池負極材料進行測定的結果的圖。

標號說明

10 電池

11 負極集電體

12 負極合劑層

13 負極

14 正極集電體

15 正極合劑層

16 正極

17 隔板

18 外裝體

具體實施方式

以下，對本公開的實施方式進行說明。

(實施方式1)

實施方式1中的電池負極材料包含含有硼的碳材料。

此時，在實施方式1中的電池負極材料中，在采用X射線光電子能譜法得到的B1s譜中，碳材料在結合能187.0eV～188.5eV的范圍出現的峰的峰面積相對于在結合能184.0eV～196.5eV的范圍出現的峰的全部峰面積的合計的比例為50％以上。

根據以上的技術方案，能夠不損失碳材料(例如石墨材料)所具有的放電容量密度而實現輸入特性優異的電池負極材料和電池。

實施方式1中的電池負極材料的特征在于所含有的硼的存在狀態。本發明人對碳材料中所含的硼的各種化學狀態分析、以及這些碳材料與鋰離子的反應性進行了研討。結果發現通過含有更多的特定狀態的硼，作為電池負極材料，不會損失碳材料(例如石墨材料)所具有的放電容量密度，顯示比以往優異的輸入特性。

根據實施方式1中的電池負極材料可得到比以往優異的輸入特性的原因推測如下。

硼原子比碳原子少1個電子。因此，認為通過使硼適當地存在于碳材料內，碳材料的電子密度減少。如果電子密度減少，則來自具有正電荷的鋰離子等陽離子的電子容易被接受。其結果，預測輸入特性提高。

在此，作為硼的存在狀態，可列舉與碳結合的硼、與硼結合的硼、與微量含有的氧和/或氮結合的硼等。另外，例如在與碳結合的硼中，可列舉在碳層內固溶的硼、在碳層間固溶的硼、B₄C等碳化物中的硼等。

在采用X射線光電子能譜法得到的B1s譜中，認為在結合能187.0eV～188.5eV的范圍出現的峰是由碳與在碳層內固溶的硼的結合引起的。因此，在該峰面積的比例為50％以上的情況下，碳材料中所含的硼之中、與碳結合的在碳層內固溶的硼的比例變得充分大。其結果，能夠使碳材料的電子密度充分減少。其結果，能夠不損失碳材料(例如石墨材料)所具有的放電容量密度而得到優異的輸入特性。

另一方面，在結合能187.0eV～188.5eV的峰面積的比例小于50％的情況下，碳材料中所含的硼之中、具有不需要使電子密度減少的化學狀態的硼的比例增加。因此，認為放電容量密度與輸入特性之中的一者或兩者會減少。

X射線光電子能譜法是光電子能譜法的1種。向樣品的表面照射X射線，測定以照射的X射線為基準時的光電子的能量(結合能)和光電子的個數。由此，能夠分析樣品的構成元素及其化學狀態。

此外，通過求算某一結合能時的峰面積比，能夠對該元素的化學狀態進行定量。