[發(fā)明專(zhuān)利]活性物質(zhì)和電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910605217.8
• 申請(qǐng)日: 2019-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110718683B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉田淳;小坂大地;大友崇督;早稻田哲也;中野秀之
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/38
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/38;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 劉航;王瀟悅

作為課題，本公開(kāi)的主要目的是提供由充放電引起的體積變化小的新型活性物質(zhì)。在本公開(kāi)中，通過(guò)提供下述活性物質(zhì)，能夠解決所述課題，所述活性物質(zhì)具有由Na_xM_ySi₄₆(M為Na以外的金屬元素，x和y滿足0＜x、0≤y、y≤x、0＜x+y＜8)表示的組成，具有硅包合物I型的結(jié)晶相。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及活性物質(zhì)和電池。

背景技術(shù)

近年來(lái)，正在盛行電池的開(kāi)發(fā)。例如，在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)界中正在推進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)中所使用的電池的開(kāi)發(fā)。另外，作為電池中所使用的活性物質(zhì)，已知Si粒子。

例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種全固體電池系統(tǒng)，其具有全固體電池和控制裝置，所述全固體電池具有正極活性物質(zhì)層、固體電解質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層，所述控制裝置控制在使用全固體電池時(shí)的充放電電壓。而且，作為合金系負(fù)極活性物質(zhì)粒子，公開(kāi)了硅粒子。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了采用拘束夾具對(duì)電池賦予拘束壓力的內(nèi)容。

在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種含有硅包合物的電池用電極。另外，在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了使用具有硅包合物II型的結(jié)晶相的化合物作為鋰離子電池的負(fù)極活性物質(zhì)的內(nèi)容。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2017-059534號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2012/0021283

非專(zhuān)利文獻(xiàn)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)1：Thorsten Langer et al.,“Electrochemical Lithiation ofSilicon Clathrate-II”,Journal of The Electrochemical Society,159(8)A1318-A1322(2012)

發(fā)明內(nèi)容

Si粒子的理論容量大，對(duì)電池的高能量密度化有效。但是Si粒子的充放電時(shí)的體積變化大。

本公開(kāi)是鑒于上述實(shí)際情況而完成的，其主要目的是提供由充放電引起的體積變化小的新型活性物質(zhì)。再者，有時(shí)將本公開(kāi)中的活性物質(zhì)稱(chēng)作硅包合物。

為了解決上述課題，在本公開(kāi)中提供一種活性物質(zhì)，其具有由Na_xM_ySi₄₆(M為Na以外的金屬元素，x和y滿足0＜x、0≤y、y≤x、0＜x+y＜8)表示的組成，具有硅包合物I型的結(jié)晶相。

根據(jù)本公開(kāi)，由于具有特定的組成及結(jié)晶相，因此能夠形成為由充放電引起的體積變化小的活性物質(zhì)。

在上述公開(kāi)中，上述活性物質(zhì)可以具有上述硅包合物I型的結(jié)晶相作為主相。

在上述公開(kāi)中，上述硅包合物I型的結(jié)晶相，可以在使用了CuKα射線的X射線衍射測(cè)定中，在2θ＝30.33°±1.00°、31.60°±1.00°、32.82°±1.00°、52.39°±1.00°、55.49°±1.00°的位置具有峰。

在上述公開(kāi)中，上述活性物質(zhì)可以不具有金剛石型的Si結(jié)晶相。

在上述公開(kāi)中，也可以：上述活性物質(zhì)具有金剛石型的Si結(jié)晶相，上述金剛石型的Si結(jié)晶相，在使用了CuKα射線的X射線衍射測(cè)定中，在2θ＝28.44°±1.00°的位置具有峰，在將上述2θ＝32.82°±1.00°的峰的衍射強(qiáng)度設(shè)為I_A、將上述2θ＝28.44°±1.00°的峰的衍射強(qiáng)度設(shè)為I_B的情況下，I_B/I_A大于0且為0.1以下。

在上述公開(kāi)中，上述x及上述y可以滿足2.9≤x、2.9≤x+y≤7.1。