[發明專利]非水電解質二次電池用負極活性物質和非水電解質二次電池

有效

• 申請號: 201680006584.0
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN107210442B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 明樂達哉;南博之;砂野泰三
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/36;H01M4/38
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

使用硅材料作為負極活性物質的非水電解質二次電池中，提高初次充放電效率，并且提高循環壽命。作為實施方式的一例的負極活性物質顆粒(10)具備：Li_2zSiO_(2+z){0z2}所示的硅酸鋰相(11)；分散于硅酸鋰相(11)中的硅顆粒(12)；和，分散于硅酸鋰相(11)中的、以選自Fe、Pb、Zn、Sn和Cu中的1種以上的金屬或合金為主成分的金屬顆粒(15)。

技術領域

本公開涉及非水電解質二次電池用負極活性物質和非水電解質二次電池。

背景技術

已知的是，硅(Si)、SiO_x所示的硅氧化物等硅材料與石墨等碳材料相比，每單位體積能夠吸藏更多的鋰離子。特別是SiO_x與Si相比，鋰離子的吸藏所產生的體積變化小，因此，研究了在鋰離子電池等的負極中的應用。例如，專利文獻1公開了，將SiO_x與石墨混合形成負極活性物質的非水電解質二次電池。

另一方面，使用SiO_x作為負極活性物質的非水電解質二次電池與以石墨為負極活性物質的情況相比，存在初次充放電效率低的課題。其主要原因在于，由于充放電時的不可逆反應而SiO_x變為Li₄SiO₄(不可逆反應物)。因此，為了抑制上述不可逆反應并改善初次充放電效率，提出了SiLi_xO_y(0x1.0、0y1.5)所示的負極活性物質(參照專利文獻2)。另外，專利文獻3公開了，硅氧化物中包含以Li₄SiO₄為主成分的硅酸鋰相的負極活性物質。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-233245號公報

專利文獻2：日本特開2003-160328號公報

專利文獻3：日本特開2007-59213號公報

發明內容

發明要解決的問題

專利文獻2、3中公開的技術均對SiO_x和鋰化合物的混合物在高溫下進行熱處理，使SiO₂預先轉化成作為不可逆反應物的Li₄SiO₄，從而實現初次充放電效率的改善。然而，該工藝中，在顆粒內部殘留有SiO₂，僅在顆粒表面生成Li₄SiO₄。為了使其反應直至顆粒內部，假定必須進一步的高溫工藝，此時Si和Li₄SiO₄的晶體粒徑增大。而且，上述晶體粒徑的增大會使例如充放電所導致的活性物質顆粒的體積變化大，而且使鋰離子導電性降低。

需要說明的是，SiO_x與Si相比，鋰離子的吸蔵所產生的體積變化小，但與石墨等碳材料相比時，該體積變化大，伴隨著充放電容易產生活性物質顆粒的崩解。因此，抑制活性物質顆粒的崩解、延長循環壽命也是重要的課題。

用于解決問題的方案

作為本公開的一個方案的非水電解質二次電池用負極活性物質具備：Li_2zSiO_(2+z){0z2}所示的硅酸鋰相；分散于硅酸鋰相中的硅顆粒；和，分散于硅酸鋰相中的、以選自Fe、Pb、Zn、Sn、Cu、Ni和Cr中的1種以上的金屬或合金為主成分的金屬顆粒。

發明的效果

根據本公開的一個方案，使用硅材料作為負極活性物質的非水電解質二次電池中，可以提高初次充放電效率，并且可以延長循環壽命。