负电极活性材料、负电极和蓄电装置的制作方法

专利名称：负电极活性材料、负电极和蓄电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及为蓄电池所提供的负电极活性材料、包括所述负电极活性材料的负电极、和包括所述负电极的蓄电装置。
背景技术：
在最近几年中，随着环境技术的进展，与传统发电方法相比对环境施加较小负担的发电装置(例如太阳能发电装置)的开发正在积极地进行。伴随发电装置的开发的同时， 蓄电装置的开发也在进行中。锂离子蓄电池是蓄电装置之一，例如锂离子蓄电池。锂离子蓄电池由于它们的能量密度高和它们适合于小型化而得到广泛普及。作为用于锂离子蓄电池负电极的材料，优选的是可将锂插入其中并且可将锂从中除去的材料，例如氮化锂。当使用氮化锂作为负电极活性材料时，可在低电压下进行充电和放电并且可得到极高的比容量(例如参见专利文献1)。而且，作为蓄电装置的一种类型，电容器的开发也正在进行。[参考文献][专利文献1]日本公开的专利申请No.H09-035714

发明内容
然而，当使用氮化锂作为用于蓄电装置(例如锂离子蓄电池)的负电极的材料时， 存在的问题在于体积和(或)结晶性可根据充电和放电而改变。当电极的体积和(或)结晶性改变时，存在的问题在于蓄电装置的特性劣化并且在集流体界面发生剥离。本发明一个实施方式的目标是改善蓄电装置的特性并因此实现蓄电装置的长寿命。本发明的一个实施方式是蓄电装置中使用氮化锂形成的负电极活性材料。该负电极活性材料包括由LiaMbNz (M是过渡金属；0.6 2. 4，0.6 2. 4，0.6<= ζ<= 1.4 ；即 a大于0. 6且小于或等于2. 4，b大于0. 6且小于或等于2. 4，以及ζ大于或等于0. 6且小于或等于1.4)表示的第一氮化锂层和由LixMyNz (Μ是过渡金属；0. 6<χ<= 2. 9，0. l<y<0. 6， 0. 6<= ζ<= 1. 4 ；即χ大于0. 6且小于或等于2. 9，y大于0. 1且小于或等于0. 6，ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4)表示的第二氮化锂层的层叠体，其中a小于χ且b大于y。本发明的一个实施方式是蓄电装置中使用氮化锂形成的负电极。该负电极包括集流体、以及由LiaMbNz(M是过渡金属；0. 6 < a<= 2. 4,0. 6 < b<= 2. 4,0. 6<= ζ<= 1. 4 ；即a 大于0. 6且小于或等于2. 4，b大于0. 6且小于或等于2. 4，以及ζ大于或等于0. 6且小于或等于1.4)表示的第一氮化锂层和由LixMyNz (M是过渡金属；0. 6<x<= 2. 9，0. l<y<0. 6， 0. 6<= ζ<= 1. 4 ；即χ大于0. 6且小于或等于2. 9，y大于0. 1且小于或等于0. 6，ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4)表示的第二氮化锂层的层叠体，其中a小于χ且b大于y。本发明的一个实施方式是包括氮化锂的蓄电装置。该蓄电装置包括集流体、由 LiaMbNz (M 是过渡金属；0. 6<a<2. 4，0. 6<b<2. 4，0. 6彡ζ<= 1.4 ；即 a 大于 0. 6且小于或等于2. 4，b大于0. 6且小于或等于2. 4，以及ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4)表示的第一氮化锂层和由LixMyNz (M是过渡金属；0.6 < χ彡2.9，0. 1 < 0.6，0.6彡ζ彡1.4 ； 即χ大于0. 6且小于或等于2. 9，y大于0. 1且小于或等于0. 6，ζ大于或等于0. 6且小于或等于1.4)表示的第二氮化锂层的层叠体、与负电极成对的正电极、和在正电极和负电极之间的包括电解质溶液的分隔体，其中a小于χ且b大于y。 在作为本发明一个实施方式的上述结构中，优选在充电状态中χ与y之和接近于 3。注意，M可以是一种或多种金属。在M包括一种金属的情况下，可以选择钴、镍和铜中的任意一种。在M包括多种金属的情况下，可包括钴、镍和铜中的至少一种或多种，并且可以另外包括第3族元素、第4族元素或第5族元素。在具有以上结构的本发明的一个实施方式中，氮化锂层可以是三层或更多层的层叠体。在氮化锂层是三个或更多个具有不同锂浓度的层的层叠体的情况下，在较接近集流体的一侧上的氮化锂层优选具有较低的锂浓度。或者，在具有上述结构的本发明的一个实施方式中，氮化锂层不是必须为多个氮化锂层的层叠体。(可以在整个氮化锂层降低锂浓度以使得在较接近集流体的一侧上的锂浓度较低。注意，在具有以上结构的本发明的一个实施方式中，可以使用另外的碱金属来替代锂。在具有以上结构的本发明的一个实施方式中，蓄电装置可以是蓄电池或电容器。本发明可实现蓄电装置的特性的改善和该蓄电装置的长寿命。


在附图中图IA至ID示出用于制造本发明的一个实施方式的电极的方法的实例；图2示出本发明的一个实施方式的电池的实例；图3示出本发明的一个实施方式的电池的横截面的实例；图4A和4B示出本发明的一个实施方式的电容器的横截面和顶部表面的实例；图5A和5B示出本发明的一个实施方式的电容器的横截面和顶部表面的实例；和图6A和6B示出本发明的一个实施方式的电容器的横截面和顶部表面的实例。
具体实施例方式下文，参照附图描述本发明的实施方式。然而，本发明并不限制于以下描述。本领域技术人员将容易地意识到的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种改变和修改。因此，本发明不应该解释为被限于以下实施方式中的描述。注意，表示相同部分的参考数字通用于不同的附图中。(实施方式1)在该实施方式中，将参照图1A-1D描述作为本发明实施方式的负电极活性材料和包括该负电极活性材料的负电极、及其制造方法。该实施方式中描述的负电极活性材料是用第一氮化锂层和第二氮化锂层的层叠体形成的。充电状态的第一氮化锂层由LiaMbNz (M是过渡金属；0. 6 < a < 2. 4，0. 6
<b彡2. 4，0. 6彡ζ彡1. 4 ；即a大于0. 6且小于或等于2. 4，b大于0. 6且小于或等于2. 4， 以及ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4)表示。充电状态的第二氮化锂层由LixMyNz (M是过渡金属；0. 6 < χ彡2. 9，0. 1 < y彡0. 6，0. 6彡ζ彡1. 4 ；即χ大于0. 6且小于或等于2. 9， y大于0. 1且小于或等于0. 6，ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4)表示。特别优选的是χ =2. 6, y = 0. 4。放电状态的第一氮化锂层由L iaMbNz(M是过渡金属；0.6 < a彡2.4，0.6
<b彡2. 4，0. 6彡ζ彡1. 4 ；即a大于0. 6且小于或等于2. 4，b大于0. 6且小于或等于 2. 4，以及ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4 ；优选地，0. 6 < a彡1. 2，1. 8 < b彡2. 4， 0. 6彡ζ彡1. 4 ；即a大于0. 6且小于或等于1. 2，b大于1. 8且小于或等于2. 4，以及ζ大于或等于0.6且小于或等于1.4)表示。放电状态的第二氮化锂层由LixMyNz (Μ是过渡金属； 0. 6 < χ彡2. 9，0. 1 < y彡0. 6，0. 6彡ζ彡1. 4 ；即χ大于0. 6且小于或等于2. 9，y大于 0. 1且小于或等于0. 6，ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4)表示。注意，放电状态的a小于充电状态的a，且放电状态的χ小于充电状态的χ。而且，在充电状态中，优选的是第二氮化锂层的χ和y之和接近于3。在第一氮化锂层形成为与集流体接触的情况下，第一氮化锂层的锂浓度可以低于第二氮化锂层的锂浓度，并且第一氮化锂层中包括的过渡金属的浓度可以高于第二氮化锂层中包括的过渡金属的浓度(a < X，b > y)。由此，将氮化锂层进行层叠以使得较接近于集流体的氮化锂层的锂浓度较低，由此可降低由体积和/或结晶性根据充电和放电的变化而引起的不利效果。而且，由于上述结构，可解决包括氮化锂的负电极活性材料在与集流体的界面处发生剥离的问题。而且，由于上述结构，可改善蓄电装置的特性，例如循环特性。以下描述的是其中第一氮化锂层形成为与集流体接触的情况，即其中第一氮化锂层的锂浓度低于第二氮化锂层的锂浓度的情况。为了形成氮化锂层，首先，形成负电极材料的混合物。可按如下形成负电极材料的混合物将锂或包括锂的物质，与过渡金属M或包括过渡金属M的物质混合，然后在约 200°C-100(TC下于惰性气体氛围或其中加入了还原性气体的惰性气体氛围中进行焙烧。此处，作为包括锂的物质的实例，可给出氧化物、氮化物、商化物、碳酸盐、烷氧基化物或其有机金属配合物，以及作为包括过渡金属M的物质的实例，可给出氧化物、氮化物、商化物、碳酸盐、烷氧基化物或其有机金属配合物。注意，M可以是一种或多种过渡金属。在M包括一种过渡金属的情况下，M可以选自钴、镍和铜中的任意一种。在M包括多种过渡金属的情况下，包括钴、镍和铜中的至少一种或多种，且可以另外包括第3族元素、第4族元素或第5族元素。将负电极材料的混合物与导电剂、粘结剂等混合，并加工成糊料。将所述糊料施涂在集流体100上并进行干燥，以使得形成第一负电极前体102(参见图1A)。视需要，可以将第一负电极前体102压制成型。注意，作为导电剂，可以使用在蓄电装置中不引起化学变化的电子传导材料。例如，可使用碳材料如石墨或碳纤维，金属材料如铜、镍、铝或银，或者它们的混合物的粉末或纤维。注意，可使用多糖例如淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、再生纤维素或二乙酰纤维素，热塑性树脂例如聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯，或者具有橡胶弹性的聚合物例如乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)、磺化 EPDM、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、氟橡胶或聚环氧乙烷作为粘结剂。其次，对分别形成具有高锂浓度的氮化锂层和具有低锂浓度的氮化锂层进行描述。注意，描述的是第一氮化锂层的锂浓度低于第二氮化锂层的锂浓度的情况。首先，在集流体100上形成第一负电极前体102。然后，从第一负电极前体102除去锂。对除去锂的方法不具有特别限制。例如，可以使用化学方法或电化学方法。当电化学除去锂时，例如，可以使用在集流体100上形成的第一负电极前体102、 将成为第一负电极前体102的对电极的锂金属、和包括锂盐的非水电解质溶液而形成氧化还原系统，其应被充电，然后施加预定电压。在以上述方式从其除去锂的第一负电极前体104(参见图1B)上，再次施涂通过与导电剂、粘结剂等混合而被加工成糊料的负电极材料的混合物并将其进行干燥以形成第二负电极前体106(参见图1C)。视需要，优选将第二负电极前体106焙烧和压制成型。由此， 可形成负电极108(参见图1D)。注意，视需要对从其除去了锂的第一负电极前体104、和第二负电极前体106进行的压制成型，可以在从其除去锂的第一负电极前体104的形成之后或者在第二负电极前体 106的形成之后仅进行一次。注意，分别形成具有高锂浓度的氮化锂层和具有低锂浓度的氮化锂层的方法并不限于上述方法。例如，可以将包括在用于形成第一负电极前体102的糊料中的负电极材料的混合物的锂浓度预先设定为低于包含在用于形成第二负电极前体106的糊料中的负极材料的混合物的锂浓度。在该情况下，锂的除去不是必须在形成第一负电极前体102之后进行。或者，第一氮化锂层和第二氮化锂层可通过溅射方法形成。在通过溅射方法形成第一氮化锂层和第二氮化锂层的情况下，通过烧结第一负电极前体102而形成溅射靶并将该溅射靶引入到溅射设备中。在该情况下，可以在溅射中使用稀有气体例如氩气；或者，可以使用氮气。另外可替代地，可以组合使用稀有气体例如氩气和氮气。在通过溅射方法形成第一氮化锂层和第二氮化锂层的情况下，可以通过使用不同的溅射靶分别形成具有高锂浓度的氮化锂层和具有低锂浓度的氮化锂层。注意，当通过溅射方法形成氮化锂层时可得到非晶态氮化锂层。描述了其中将两个具有不同锂浓度的氮化锂层进行层叠的实施方式；然而，并不限于此。可以层叠三层或更多层，或者可以在整个氮化锂层中改变锂浓度以使得在不使用多个层的层叠体的情况下较接近集流体的一侧上的锂浓度较低。可通过使较接近集流体的一侧上的锂浓度较低来降低由体积和/或结晶性根据充电和放电的变化而引起的不利效果，由此可得到本发明的有利效果。为了使锂浓度在整个氮化锂层中逐渐改变，可以使用具有浓度梯度的溅射靶或具有不同锂浓度的多个溅射靶。注意，在该实施方式中，描述了其中主要包括锂离子作为电解质的实例；然而，并不限于此，可以使用另外的碱金属离子。 如上所述，可形成负电极活性材料和包含所述负电极活性材料的负电极。使用该实施方式中描述的负电极活性材料和包含所述负电极活性材料的负电极， 由此可得到具有优选的特性(例如循环特性)和长寿命的蓄电装置。而且，可改善收率和
可靠性。(实施方式2)在该实施方式中，将描述作为本发明的一个实施方式的电池和其制造方法。作为该电池的负电极，使用实施方式1中所描述的负电极。图2是示出作为本发明一个实施方式的圆柱形蓄电池的实例的透视图。注意，本发明并不限于此，蓄电池可以是有棱角的(angular)。图2中的圆柱形蓄电池具有由电池侧壁204、电池盖202和电池底部206围绕的封闭空间。图3是图2中的圆柱形蓄电池的横截面200处的横截面图。电池侧壁204和电池底部206可以使用导电材料而形成，并且可以选择合适的材料以使得在使用环境下电池侧壁204和电池底部206具有适当的机械强度和耐化学性。例如，可使用铝合金。在由电池侧壁204、电池底部206和电池盖202围绕的电池内部形成封闭空间。例如将电极体210置于该封闭空间中。作为电极体的实例，可给出图3中所示的卷绕电极体。电极体210夹在位于上部(电池盖202侧部)的绝缘板212和位于下部(电池底部206侧部)的绝缘板214之间。导线220和导线2 分别从绝缘板212和绝缘板214引出。优选通过电阻器216将从上部(电池盖202侧部)的绝缘板212引出的导线220与电池盖202连接。作为电阻器216，优选使用其电阻随着温度升高而增加的热敏电阻器。这用于预防由过大的电流而引起的异常热。将从下部(电池底部206侧部)的绝缘板214引出的导线2 连接到电池底部206。注意，电池底部206和电池侧壁204彼此电连接。优选通过垫片(gasket) 218将电池侧壁204、电池盖202和上部(电池盖202侧部)的绝缘板212彼此连接。垫片218优选具有绝缘性能；然而，并不限于此，至少电池盖 202和电池侧壁204应该彼此绝缘。虽然没有示出，但是可以使用如下结构在该结构中在电池内部提供安全阀以使得电池盖202和电极体210之间的连接在负电极2 和正电极222短路或者电池被加热和电池内的压力升高的情况下被切断。而且，可以在电极体210的中心插入中心销以固定电极体210的位置。电极体210包括负电极226、正电极222和在它们之间提供的分隔体224。通过导线220将电极体210的正电极222电连接至电池盖202。通过导线2 将电极体210的负电极226电连接至电池底部206。正电极222优选使用集流体和活性材料形成，如在负电极中。例如，可以在正电极集流体上形成充当正电极活性材料的含锂金属的复合氧化物层。注意，可以使用另外的碱金属来替代锂。例如，作为正电极活性材料，可使用包括充当载流子的离子和过渡金属的两者的材料。作为包括充当载流子的离子和过渡金属的两者的材料，例如，可使用由通式AaM0POy (α >0, β >0, γ >0)表示的材料。此处，A表示碱金属如锂、钠或钾，或者碱土金属如铍、镁、钙、锶或钡。M表示例如过渡金属如铁、镍、锰或钴。作为由通式ΑαΜ0ΡΟγ (α >0, β >0, γ >0)表示的材料，例如，可给出磷酸锂铁、磷酸钠铁等。由A表示的材料和由M表示的材料可以选自每种上述材料中的一种或多种。除上述材料外，还可使用钴酸锂、
锰酸锂、氧化锂镍等。可以通过将正电极活性材料与导电剂、粘结剂等混合并加工成糊料，然后将其施涂在集流体上来形成正电极活性材料层。或者，可以通过溅射方法形成正电极活性材料层。 视需要还可以对正电极活性材料层进行压制。注意，可将钛、铝等用于集流体。作为分隔体224，可使用纸、非织造织物、玻璃纤维、合成纤维如尼龙(聚酰胺)、维尼纶(也称作维尼龙(vinalon))(聚乙烯醇类纤维)、聚酯、丙烯酸(酯)类、聚烯烃或聚氨酯等。然而，应该选择在电解质溶液中不溶解的材料。作为分隔体2Μ浸泡于其中的电解质溶液，例如，可使用其中将六氟磷酸锂 (LiPF6)加入到碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶液中的混合物。而且，作为电解质，可使用氯化锂(LiCl)、氟化锂(LiF)、高氯酸锂(LiClO4)、氟硼酸锂(LiBF4)、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiN(SO2CF3)2)、双(五氟乙烷磺酰)亚胺锂(LiN(SO2Cf5)2)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)等。而且，在使用除锂离子外的碱金属离子的情况下，还可使用氯化钠 (NaCl)、氟化钠(NaF)、高氯酸钠(NaClO4)、氟硼酸钠(NaBF4)、氯化钾(KCl)、氟化钾(KF)、 高氯酸钾(KClO4)、氟硼酸钾(KBF4)等，可以将它们中的一种或多种溶解于溶剂中。溶剂的实例包括以下环状碳酸酯类例如碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)和碳酸亚乙烯酯(VC)；非环碳酸酯类例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸甲丙酯 (MPC)、碳酸甲基异丁酯(MIBC)和碳酸二丙酯(DPC)；脂族羧酸酯类例如甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯和丙酸乙酯；Y-内酯类例如Y-丁内酯；非环醚类例如1，2_ 二甲氧基乙烷 (DME)、1，2-二乙氧基乙烷(DEE)和乙氧基甲氧基乙烷(EME)；环状醚类例如四氢呋喃和 2-甲基四氢呋喃；二甲基亚砜；1，3_二氧戊环；例如磷酸三甲基酯、磷酸三乙酯和磷酸三辛酯的烷基磷酸酯及其氟化物。这些材料可以单独使用或组合使用。注意，在该实施方式中描述了其中在电解质溶液中主要包括锂离子的情况；然而， 并不限于此，可以使用另外的碱金属离子。注意，还在该实施方式中，氮化锂层可以包括三层或更多层；或者，可以在整个氮化锂层中使锂浓度逐渐降低以使得在不使用多个层的层叠体的情况下在较接近集流体一侧的锂浓度较低。如上所述，可使用实施方式1中所描述的电极作为负电极来制造电池。该实施方式中描述的电池具有优选的特性(例如循环特性)、长寿命和高可靠性。 而且，该电池可以以高收率制造。(实施方式3)在该实施方式中，将描述作为本发明的一个实施方式的电容器和其制造方法。关于该电容器的负电极，使用实施方式1中所描述的负电极。图4A是作为本发明的一个实施方式的电容器的一个实例的横截面图，且图4B是其顶视图。在图4A和4B的电容器中，电极体320夹在底盖300和顶盖310之间。电极体320置于由底盖300、顶盖310和例如垫片308形成的封闭空间中。尽管在图4A和4B中示出圆柱形电池，但是该电池可以有棱角。电极体320包括正电极302、负电极304和提供在它们之间的分隔体306。正电极 302包括正电极集流体312和正电极活性材料层314。负电极304包括负电极集流体316 和负电极活性材料层318。正电极302的正电极集流体312可使用类似于实施方式2中的正电极222的集流体的材料和制造方法而形成。正电极302的正电极活性材料层314可使用活性炭、碳纳米管、富勒烯、多并苯等而形成。正电极活性材料层314可以例如通过将充当正电极活性材料的活性炭置于集流体上而形成。首先，将充当正电极活性材料的活性炭、乙炔黑和聚偏氟乙烯以79 5 16的比率混合，并将该混合物浸泡在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中并进行搅拌以形成糊料。然后， 将所述糊料施涂在集流体上并进行干燥；由此，可形成正电极活性材料层。视需要还优选对正电极活性材料层进行压制。负电极304的负电极集流体316可使用类似于实施方式2中的负电极226的集流体的材料和制造方法而形成。负电极304的负电极活性材料层318可使用与实施方式2中的负电极226的负电极活性材料层类似的材料和通过与其类似的制造方法而形成。S卩，可使用实施方式1中所描述的负电极作为负电极304。注意，尽管垫片308优选具有绝缘性能，但是并不限于此，可以使用任何结构，只要正电极302和负电极304不短路。注意，填充封闭空间的电解质溶液可以类似于实施方式2中所使用的电解质溶液。尽管图4A和4B中没有示出用于将正电极302和负电极304与外部连接的导线， 但是可以例如按图5A和5B中所示、使用在彼此相反方向上从电极体320延伸出的正电极 302的正电极集流体312A和负电极304的负电极集流体316A而将正电极302和负电极304 引到外部。或者，如图6A和6B中所示，垫片308的一部分可以使用导电材料而形成。例如， 导电部分308A可以提供在垫片308的底盖300侧部上并且与正电极302B连接，而导电部分308B可以提供在垫片308的顶盖310侧部上并且与负电极304B连接。尽管描述了使用绝缘材料来形成底盖300和顶盖310的情况，但是并不限于此，且例如可以使用铝合金来形成底盖300和顶盖310。在该情况下，可以通过垫片308使底盖 300和顶盖310绝缘。如上所述，可使用实施方式1中所描述的电极作为负电极来制造电容器。在该实施方式中描述的电容器具有优选的特性(例如循环特性)、长寿命和高可靠性。而且，能够以高收率制造电容器。本申请基于2009年9月30日在日本专利局申请的日本专利申请编号 2009-2^737，在此通过引用将其全部内容并入本文。
权利要求
1.蓄电装置的包括氮化锂的负电极活性材料，包含层叠体 所述层叠体包括由 LiaMbNz (M 是过渡金属；0. 6 < 2. 4,0. 6 < b 彡 2. 4,0. 6 ^ ζ 彡 1.4 ；即 a 大于 0. 6且小于或等于2. 4，b大于0. 6且小于或等于2. 4，以及ζ大于或等于0. 6且小于或等于 1.4)表示的第一氮化锂层；和由 LixMyNz(Μ 是过渡金属；0. 6 < χ 彡 2. 9,0. 1 < y ^ 0. 6,0. 6 彡 ζ 彡 1. 4 ；即 χ 大于 0. 6且小于或等于2. 9，y大于0. 1且小于或等于0. 6，ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4) 表示的第二氮化锂层，其中a小于χ且b大于y。
2.蓄电装置的包括氮化锂的负电极，包含 集流体；和层叠体，所述层叠体包括由 LiaMbNz (M 是过渡金属；0. 6 < 2. 4,0. 6 < b 彡 2. 4,0. 6 ^ ζ 彡 1.4 ；即 a 大于 0. 6且小于或等于2. 4，b大于0. 6且小于或等于2. 4，以及ζ大于或等于0. 6且小于或等于 1.4)表示的第一氮化锂层；和由 LixMyNz(Μ 是过渡金属；0. 6 < χ 彡 2. 9,0. 1 < y ^ 0. 6,0. 6 彡 ζ 彡 1. 4 ；即 χ 大于 0. 6且小于或等于2. 9，y大于0. 1且小于或等于0. 6，ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4) 表示的第二氮化锂层，其中a小于χ且b大于y。
3.包括氮化锂的蓄电装置，包含 集流体；层叠体；与负电极成对的正电极；和在正电极和负电极之间的包括电解质溶液的分隔体，所述层叠体包括由 LiaMbNz (M 是过渡金属；0. 6 < 2. 4,0. 6 < b 彡 2. 4,0. 6 ^ ζ 彡 1.4 ；即 a 大于 0. 6且小于或等于2. 4，b大于0. 6且小于或等于2. 4，以及ζ大于或等于0. 6且小于或等于 1.4)表示的第一氮化锂层；和由 LixMyNz(Μ 是过渡金属；0. 6 < χ 彡 2. 9,0. 1 < y ^ 0. 6,0. 6 彡 ζ 彡 1. 4 ；即 χ 大于 0. 6且小于或等于2. 9，y大于0. 1且小于或等于0. 6，ζ大于或等于0. 6且小于或等于1. 4) 表示的第二氮化锂层；其中a小于χ且b大于y。
全文摘要
本发明涉及负电极活性材料、负电极和蓄电装置。目标是改善蓄电装置的特性和实现长寿命。在氮化锂用于蓄电装置的负电极活性材料的情况下，将多个具有不同锂浓度的氮化锂层层叠。例如，在将第一氮化锂层和第二氮化锂层层叠在集流体上的情况下，第一氮化锂层中所含的锂比第二氮化锂层中所含的锂的浓度低。在该情况下，第一氮化锂层的过渡金属的浓度高于第二氮化锂层的过渡金属的浓度。注意，可以使用另外的碱金属来替代锂。
文档编号H01M4/58GK102576861SQ20108004008
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月17日 优先权日2009年9月30日
发明者森若圭惠, 高桥辰也 申请人:株式会社半导体能源研究所