[發明專利]負極活性物質及其制造方法

有效

• 申請號: 201880051730.0
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN110998928B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 伊藤大輔;須藤業
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/36;H01M4/48
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 趙曦

負極活性物質包含：基質，其包含硅、錫及鍺中的至少一種的第一元素、銅、硼、磷、鋁、鎵、砷、銻、鋰及鈉中的至少一種的第二元素、以及氧，第二元素與氧結合；以及團簇，其分散于基質中，包含至少一種的第一元素。

技術領域

本發明涉及負極活性物質及其制造方法、薄膜電極、電池、電池包、電子設備、電動車輛、蓄電裝置以及電力系統。

背景技術

近年來，鋰離子二次電池的高容量化技術開發已成為當務之急。在世界范圍內正在推進Si系材料的開發作為超過碳系材料的高容量化負極材料。在Si系材料中可以列舉出硅氧化物(SiO_x)作為循環特性最良好的材料之一。硅氧化物具有氧的Si-O-Si鍵的穩定性能夠抑制由于膨脹收縮而引起的結構崩塌這樣的優點。另一方面，已知硅氧化物的初次充放電效率低。

在專利文獻1中，為了抑制初次充放電效率的降低，提出了在硅氧化物中預摻雜鋰(Li)的技術。具體地說，提出了一邊進行電位限制和電流限制一邊向硅系材料插入鋰的技術。

在專利文獻2中，為了抑制硅氧化物與鋰離子等傳導離子的不可逆反應的進行，提出了將硅氧化物與過渡金屬氧化物混合、在非氧化性氣氛下進行加熱處理從而制造包含硅氧化物和硅酸鹽化合物的負極活性物質的技術。

專利文獻1：日本特開2015-111547號公報

專利文獻2：日本特開2013-8567號公報

發明內容

本發明的目的在于提供能夠提高初次充放電效率的負極活性物質及其制造方法、薄膜電極、電池、具備該電池的電池包、電子設備、電動車輛、蓄電裝置以及電力系統。

為了解決上述的問題，第一發明為一種負極活性物質，包含：基質，其包含硅、錫及鍺中的至少一種的第一元素、銅、硼、磷、鋁、鎵、砷、銻、鋰及鈉中的至少一種的第二元素、以及氧，第二元素與氧結合；以及團簇，其分散于基質中，包含至少一種的第一元素。

第二發明為一種負極活性物質的制造方法，該制造方法包括將材料加熱并使該材料氣化，所述材料包含：硅、錫及鍺中的至少一種的第一元素；至少一種的第一元素的氧化物；以及銅、硼、磷、鋁、鎵、砷、銻、鋰及鈉中的至少一種的第二元素。

第三發明為一種薄膜電極，該薄膜電極具備集電體和設置于集電體上的薄膜，薄膜包含第一發明的負極活性物質。

第四發明為一種電池，該電池具備：包含第一發明的負極活性物質的負極；正極；以及電解質。

第五發明為一種電池包，該電池包具備：第四發明的電池；以及控制電池的控制部。

第六發明為一種電子設備，該電子設備具備第四發明的電池，從電池接受電力的供給。

第七發明為一種電動車輛，該電動車輛具備：第四發明的電池；轉換裝置，其從電池接受電力的供給并將其轉換為車輛的驅動力；以及控制裝置，其基于與電池有關的信息進行與車輛控制有關的信息處理。

第八發明為一種蓄電裝置，該蓄電裝置具備第四發明的電池，對連接到電池的電子設備供給電力。

第九發明是一種電力系統，該電力系統具備第四發明的電池，從電池接受電力的供給。

根據本發明，能夠提高初次充放電效率。此外，在此記載的效果未必受限定，可以為本發明中記載的任一個效果或與它們不同性質的效果。

附圖說明

圖1是表示本發明的第一實施方式的負極活性物質的構成的一例的剖視圖。

圖2是表示本發明的第二實施方式的非水電解質二次電池的構成的一例的剖視圖。

圖3是將圖2所示的卷繞型電極體的一部分放大后表示的剖視圖。