电气设备用负极、及使用其的电气设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气设备用负极、及使用其的电气设备。本发明的电气设备用负极及 使用其的电气设备例如可以作为二次电池、电容器等用于电动汽车、燃料电池车及混合动 力电动汽车等车辆的发动机等的驱动用电源、辅助电源。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了应对大气污染、全球变暖，迫切期望二氧化碳量的降低。汽车行业中， 电动汽车（EV)、混合动力电动汽车（HEV)的引入所带来的二氧化碳排出量的降低备受期 待，掌握它们的实用化的关键的发动机驱动用二次电池等电气设备的开发正在积极进行。
[0003] 作为发动机驱动用二次电池，与移动电话、笔记本电脑等所使用的民用锂离子二 次电池相比，要求极高的功率特性、以及具有高能量。因此，在所有电池中具有最高的理论 能量的锂离子二次电池备受关注，现在正迅速地进行开发。
[0004] 锂离子二次电池通常具有如下的结构：使用粘结剂将正极活性物质等涂布于正极 集电体的两面而成的正极、与使用粘结剂将负极活性物质等涂布于负极集电体的两面而成 的负极介由电解质层而被连接，容纳于电池外壳中。
[0005] -直以来，锂离子二次电池的负极使用在充放电循环的寿命、成本方面有利的碳/ 石墨系材料。但是，碳/石墨系的负极材料由于通过锂离子向石墨晶体中的吸藏/释放而 进行充放电，因此具有得不到由最大锂导入化合物即1^(： 6得到的理论容量372mAh/g以上 的充放电容量这样的缺点。因此，难以利用碳/石墨系负极材料得到满足车辆用途的实用 化水平的容量、能量密度。
[0006] 另一方面，负极使用了与Li合金化的材料的电池与现有的碳/石墨系负极材料相 比，能量密度提高，因此作为车辆用途的负极材料受到期待。例如，Si材料在充放电中像下 述的反应式（1)这样每Imol中吸藏释放4. 4mol的锂离子，对于Li22Si5 ( = Li44Si)，理论 容量为2100mAh/g。进而，相对于Si重量而算出时，具有3200mAh/g(参见参考例C的样品 42)的初始容量。
[0007]
【主权项】
1. 一种电气设备用负极，其具有集电体、以及配置于所述集电体的表面的包含负极活 性物质、导电助剂和粘结剂的电极层， 所述负极活性物质包含下述式（1)所示的合金， SixZnyM人(1) 上述式（1)中， M为选自由V、Sn、Al、C以及它们的组合组成的组中的至少1种金属， A为不可避免的杂质， x、y、z和a表示质量 ％ 的值，此时，0〈x〈100,0〈y〈100,0〈z〈100,并且O<a〈0. 5，x+y+z+a= 100， 所述粘结剂包含具有超过I.OOGPa且低于7. 40GPa的E弹性模量的树脂。
2. 根据权利要求1所述的电气设备用负极，其中，所述树脂的E弹性模量为2. 10以上 且7. 00以下。
3. 根据权利要求2所述的电气设备用负极，其中，所述树脂的E弹性模量为3. 30以上 且3. 73以下。
4. 根据权利要求1~3中任一项所述的电气设备用负极，其中，所述树脂为选自由聚酰 亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酰胺组成的组中的1种或2种以上。
5. 根据权利要求1~4中任一项所述的电气设备用负极，其中，所述M为V， 所述X为33~50,所述y超过0且为46以下，所述z为21~67。
6. 根据权利要求1~5中任一项所述的电气设备用负极，其中，所述M为V， 所述X为33~47,所述y为11~27,所述z为33~56。
7. 根据权利要求1~4中任一项所述的电气设备用负极，其中，所述M为Sn， 所述X超过23且低于64,y超过0且低于65,z为4以上且58以下。
8. 根据权利要求7所述的电气设备用负极，其中，所述z低于34。
9. 根据权利要求7所述的电气设备用负极，其中，所述X低于44,z为34以上。
10. 根据权利要求8所述的电气设备用负极，其中，所述y超过27且低于61。
11. 根据权利要求9所述的电气设备用负极，其中，所述X低于34。
12. 根据权利要求10所述的电气设备用负极，其特征在于，所述y超过38,所述z低于 24。
13. 根据权利要求10所述的电气设备用负极活性物质，其中，所述X为24以上且低于 38 〇
14. 根据权利要求9所述的电气设备用负极，其中，所述X低于38,所述y超过27,所述 z低于40。
15. 根据权利要求9所述的电气设备用负极，其中，所述X低于29,所述z为40以上。
16. 根据权利要求1~4中任一项所述的电气设备用的负极，其中，所述M为A1， 所述x、y和z为 21 <x〈100、0〈y〈79、0〈z〈79。
17. 根据权利要求16所述的电气设备用负极，其中，所述x、y和z为26 <X< 78、 16 彡y彡 69、0〈z彡 51〇
18. 根据权利要求16或17所述的电气设备用负极，其中，所述x、y和z为26 <X< 66、 16彡y彡69、2彡z彡51〇
19. 根据权利要求16~18中任一项所述的电气设备用负极，其中，所述x、y和z为 26彡X彡47、18彡y彡44、22彡z彡46〇
20. 根据权利要求1~4中任一项所述的电气设备用负极，其中，所述M为C， 所述X超过25且低于54,所述y超过13且低于69,所述z超过1且低于47。
21. 根据权利要求20所述的电气设备用负极，其中，所述y超过17,所述z低于34。
22. -种电气设备，其包含权利要求1~21中任一项所述的电气设备用负极。
【专利摘要】提供维持高循环特性、且初始容量也高、表现出平衡良好的特性的Li离子二次电池等的电气设备用负极。一种电气设备用负极，其具有集电体、以及配置于前述集电体的表面的包含负极活性物质、导电助剂和粘结剂的电极层，前述负极活性物质包含下述式(1)：SixZnyMzAa(上述式(1)中，M为选自由V、Sn、Al、C以及它们的组合组成的组中的至少1种金属，A为不可避免的杂质，x、y、z和a表示质量％的值，此时，0＜x＜100，0＜y＜100，0＜z＜100，并且0≤a＜0.5，x+y+z+a＝100。)所示的合金，前述粘结剂包含具有超过1.00GPa且低于7.40GPa的E弹性模量的树脂。
【IPC分类】H01M4-62, H01M4-38, C22C21-00, C22C18-00, C22C21-10, C22C21-02, C22C18-04, C22C27-02, H01M4-134, C22C13-00
【公开号】CN104781955
【申请号】CN201380059049
【发明人】山本健介, 渡边学, 三木文博, 真田贵志, 千叶启贵
【申请人】日产自动车株式会社
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2013年11月19日
【公告号】EP2924780A1, WO2014080892A1