活性物质及其制造方法、电极以及二次电池与流程

1.本技术涉及包含硅及氧作为构成元素的活性物质及其制造方法、以及使用了该活性物质的电极以及二次电池。


背景技术：

2.移动电话等多种电子设备正在普及。因此，作为小型且轻量并且能够得到高能量密度的电源，正在进行二次电池的开发。该二次电池具备电极(正极及负极)以及电解液，该电极包含参与电极反应的活性物质。二次电池的构成会对电池特性造成影响，因此对该二次电池的构成进行了各种研究。
3.具体而言，通过加热二氧化硅而产生氧化硅气体，并且使该氧化硅气体冷凝，由此得到氧化硅(siox)的粉末(例如，参照专利文献1、2。)。为了改善使用了氧化硅作为负极活性物质的二次电池的循环特性等，在该氧化硅中添加了不同元素(例如，参照专利文献3、4。)。为了得到高容量用途的负极活性物质，使用了辉石硅酸化合物，并且使用了利用了还原性气体的氧化锡(sno
x
)的加热还原物(例如，参照专利文献5、6。)。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开昭63-103815号公报
7.专利文献2：日本特开2007-290890号公报
8.专利文献3：日本特开2011-192453号公报
9.专利文献4：国际公开第2019/031518号小册子
10.专利文献5：国际公开第2014/050086号小册子
11.专利文献6：日本特开2014-232680号公报


技术实现要素：

12.为了改善二次电池的电池特性进行了各种研究，但由于其电池特性还不充分，因此还有改善的余地。
13.本技术是鉴于该问题点而完成的，其目的在于，提供能够得到优异的电池特性的活性物质及其制造方法、以及电极以及二次电池。
14.本技术的一个实施方式为，一种活性物质，包含以下元素作为构成元素：硅(si)；氧(o)；第一元素，所述第一元素包含硼(b)及磷(p)中的至少一方；第二元素，所述第二元素包含碱金属元素、过渡元素及典型元素(不包括硅、氧、硼、磷、碱金属元素及碱土金属元素。)中的至少一种；以及第三元素，所述第三元素包含碱土金属元素。除了氧及碳(c)以外的所有构成元素中的各构成元素的含量为：硅为60原子％以上且98原子％以下，第一元素为1原子％以上且25原子％以下，第二元素为1原子％以上且34原子％以下，第三元素为0原子％以上且6原子％以下。在使用x射线光电子能谱法(xps：x-ray photoelectron spectroscopy)测定的si2p的xps光谱(横轴为结合能(ev)，纵轴为光谱强度)中，检测出在
结合能为102ev以上且105ev以下的范围内具有顶点、并且在结合能比该顶点小的侧具有肩部的第一峰。在使用拉曼分光法测定的拉曼光谱(横轴为拉曼位移(cm-1
)，纵轴为光谱强度)中，检测出在拉曼位移为435cm-1
以上且465cm-1
以下的范围内具有顶点的第二峰。
15.本技术的一个实施方式为，一种活性物质的制造方法，准备硅酸玻璃，所述硅酸玻璃包含以下元素作为构成元素：硅(si)；氧(o)；第一元素，所述第一元素包含硼(b)及磷(p)中的至少一方；第二元素，所述第二元素包含碱金属元素、过渡元素及典型元素(不包括硅、氧、硼、磷、碱金属元素及碱土金属元素。)中的至少一种；以及第三元素，所述第三元素包含碱土金属元素，通过将该硅酸玻璃与碳源混合，制成硅酸玻璃与碳源的混合物，通过加热该混合物，制造包含硅、氧、第一元素、第二元素及第三元素作为构成元素的活性物质。在该活性物质中，除了氧及碳(c)以外的所有构成元素中的各构成元素的含量为：硅为60原子％以上且98原子％以下，第一元素为1原子％以上且25原子％以下，第二元素为1原子％以上且34原子％以下，第三元素为0原子％以上且6原子％以下。
16.本技术的一个实施方式为，一种电极，包含活性物质，
17.该活性物质具有与上述本技术的一个实施方式的活性物质的构成相同的构成。
18.本技术的一个实施方式为，一种二次电池，具备：正极；负极，所述负极包含负极活性物质；以及电解液，其中该负极活性物质具有与上述本技术的一个实施方式的活性物质的构成相同的构成。
19.根据本技术的一个实施方式的活性物质、电极或二次电池，该活性物质(负极活性物质)包含硅、氧、第一元素、第二元素及第三元素作为构成元素，并且各构成元素的含量满足上述条件。另外，在使用x射线光电子能谱法测定的与活性物质相关的si2p的xps光谱中检测出上述第一峰，并且在使用拉曼分光法测定的与活性物质相关的拉曼光谱中检测出上述第二峰。由此，能够得到优异的电池特性。
20.根据本技术的一个实施方式的活性物质的制造方法，将包含硅、氧、第一元素、第二元素及第三元素作为构成元素的硅酸玻璃与碳源混合后，加热该硅酸玻璃与碳源的混合物，由此制造活性物质。该活性物质中的各构成元素的含量满足上述条件。由此，能够得到可得到优异电池特性的活性物质。
21.需要说明的是，本技术的效果不一定限制于这里说明的效果，并且可以是与后述的本技术相关联的一系列效果中的任何效果。
附图说明
22.图1是表示本技术的一个实施方式的活性物质的构成的剖视图。
23.图2是使用了xps的活性物质的分析结果(si2p的xps光谱)的一例。
24.图3是使用了拉曼分光法的活性物质的分析结果(拉曼光谱)的一例。
25.图4是用于说明本技术的一个实施方式的活性物质的制造方法的流程图。
26.图5是表示本技术的一个实施方式的电极及二次电池(层压膜型)的构成的立体图。
27.图6是表示图5所示的卷绕电极体的构成的剖视图。
28.图7是表示图6所示的正极及负极各自的构成的俯视图。
29.图8是表示本技术的一个实施方式的其它电极及其它二次电池(圆筒型)的构成的
剖视图。
30.图9是表示变形例2的二次电池(其它层压膜型)的构成的立体图。
31.图10是表示图9所示的层叠电极体的构成的剖视图。
32.图11是表示二次电池的适用例(电池包：单电池)的构成的框图。
33.图12是表示二次电池的适用例(电池包：组合电池)的构成的框图。
34.图13是表示二次电池的适用例(电动车辆)的构成的框图。
35.图14是表示试验用的二次电池(硬币型)的构成的剖视图。
具体实施方式
36.以下，参照附图对本技术的一个实施方式进行详细说明。需要说明的是，说明的顺序如下所述。
37.1.活性物质(活性物质的制造方法)
38.1-1.构成
39.1-2.物性
40.1-3.制造方法
41.1-4.作用及效果
42.2.电极及二次电池
43.2-1.层压膜型
44.2-1-1.构成
45.2-1-2.动作
46.2-1-3.制造方法
47.2-1-4.作用及效果
48.2-2.圆筒型
49.2-2-1.构成
50.2-2-2.动作
51.2-2-3.制造方法
52.2-2-4.作用及效果
53.3.变形例
54.4.二次电池的用途
55.4-1.电池包(单电池)
56.4-2.电池包(组合电池)
57.4-3.电动车辆
58.4-4.其它
59.《1.活性物质(活性物质的制造方法)》
60.首先，对本技术的一个实施方式的活性物质进行说明。需要说明的是，由于本技术的一个实施方式的活性物质的制造方法是制造在此说明的活性物质的方法，因此关于该活性物质的制造方法以下一并说明。
61.活性物质是参与电极反应的材料。更具体而言，活性物质是能够嵌入以及脱嵌电极反应物质的材料，并且在利用电极反应进行工作的设备中用作电极材料。在这种情况下，
活性物质以离子状态嵌入以及脱嵌电极反应物质。需要说明的是，活性物质可以用作正极用的电极材料(正极活性物质)，也可以用作负极用的电极材料(负极活性物质)。
62.活性物质的用途没有特别限制，只要是利用电极反应进行工作的设备即可。具体而言，活性物质用于电池以及电容器等。另外，电池可以是一次电池，也可以是二次电池。
63.电极反应物质的种类没有特别限制，可以是碱金属、碱土金属以及铝等轻金属。碱金属是锂、钠以及钾等，碱土金属是铍、镁以及钙等。
64.《1-1.构成》
65.首先，对活性物质的构成进行说明。图1示出了作为活性物质的一例的活性物质100的截面构成。
66.如图1所示，该活性物质100具备中心部101以及被覆部102。需要说明的是，在图1中，为了简化图示内容，示出了中心部101的立体形状为球状的情况，该中心部101的立体形状没有特别限制。
67.[中心部]
[0068]
中心部101是嵌入以及脱嵌电极反应物质的活性物质100的主要部分，包含碳还原硅酸玻璃。该碳还原硅酸玻璃与通常的硅酸玻璃(以下简称为“硅酸玻璃”。)不同，如后所述，通过使用碳源作为还原剂对硅酸玻璃进行碳还原处理而形成。另外，碳还原硅酸玻璃的种类可以仅为一种，也可以为两种以上。
[0069]
在使用该碳还原处理形成的碳还原硅酸玻璃中，由于将碳源作为还原剂使用而促进作为原材料的硅酸玻璃的还原反应，因此该硅酸玻璃被还原(活性物质化)成可以充分嵌入以及脱嵌电极反应物质。即，在使用还原性气体作为还原剂的通常的还原处理中，硅酸玻璃几乎不被还原，相对于此，在使用碳源作为还原剂的特殊的还原处理(碳还原处理)中，硅酸玻璃被充分还原。由此，碳还原硅酸玻璃具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。关于碳还原硅酸玻璃的物性的详细情况，将在后面叙述。
[0070]
具体而言，碳还原硅酸玻璃包含硅、氧、第一元素、第二元素、第三元素作为构成元素。
[0071]
在该碳还原硅酸玻璃中，除了氧以及碳以外的所有构成元素中的各构成元素的含量被设定为规定的范围。该各构成元素的含量表示在将除了氧以及碳以外的所有构成元素的含量设为100原子％的情况下，各构成元素的含量相当于多少原子％。需要说明的是，各构成元素的含量(原子％)通过使用扫描型电子显微镜/能量分散型x射线能谱法(sem：scanning electron microscope/edx：energy dispersive x-ray spectrometry)来分析碳还原硅酸玻璃而测定。
[0072]
(硅)
[0073]
硅是碳还原硅酸玻璃的主要构成元素。除了氧以及碳以外的所有构成元素中的硅的含量为60原子％～98原子％。
[0074]
(氧)
[0075]
氧是与硅形成氧化物的碳还原硅酸玻璃的其它主要构成元素。因此，碳还原硅酸玻璃包含sio
x
(x满足0＜x≤2。)作为主成分。在该sio
x
中，可以认为在非晶质的二氧化硅(sio2)中分散有纳米硅(si)。另外，在sio
x
中，可以认为在玻璃成分中存在能够充分地嵌入以及脱嵌电极反应物质的硅。
[0076]
(第一元素)
[0077]
第一元素包含网眼形成元素中的任意一种或两种以上，更具体而言，包含硼以及磷中的一方或双方。这是因为，如果硅酸玻璃在包含硅和氧的同时包含第一元素作为构成元素，则在碳还原处理中硅酸玻璃容易被充分还原。由此，使用碳还原处理容易且稳定地形成碳还原硅酸玻璃。
[0078]
所谓网眼形成元素，是能够形成网眼形成体(网眼形成氧化物)的一系列元素的总称。因此，除了上述的硼以及磷以外，第一元素还可以包含锗(ge)等。
[0079]
除了氧以及碳以外的所有构成元素中的第一元素的含量为1原子％～25原子％。这是因为在碳还原处理中硅酸玻璃容易被充分还原。
[0080]
需要说明的是，在第一元素包含两种以上的元素的情况下，该第一元素的含量是各元素的含量之和。这样，在元素的种类为两种以上的情况下，含量为各构成元素的含量之和，关于后述的第二元素的含量以及第三元素的含量也是同样。
[0081]
(第二元素)
[0082]
第二元素包含碱金属元素、过渡元素以及典型元素中的任意一种或两种以上。这是因为，该第二元素与后述的第三元素不同，即使在硅酸玻璃中作为构成元素包含，也几乎不会对碳还原处理中的硅酸玻璃的还原性产生影响。因此，即使硅酸玻璃包含第二元素作为构成元素，在碳还原处理中硅酸玻璃也会被充分还原。
[0083]
碱金属元素是属于长周期型周期表的1族的一系列元素的总称，具体而言，是锂(li)、钠(na)以及钾(k)等。
[0084]
过渡元素是属于长周期型周期表的3族～11族的一系列元素的总称，具体而言，是钪(sc)、钛(ti)、锆(zr)以及铈(ce)等。另外，过渡元素的种类只要是属于长周期型周期表的3族～11族的元素即可，没有特别限制，因此除了上述的钪等一系列元素以外，也可以是镧(la)、铪(hf)、钽(ta)以及钨(w)等其它元素。
[0085]
典型元素是属于长周期型周期表的1族、2族以及12族～18族的一系列元素的总称。另外，硅、氧、硼、磷、碱金属元素以及碱土金属元素不包括在这里说明的典型元素中。由此，在此说明的典型元素是铝(al)、硫(s)、氯(cl)、锌(zn)以及铋(bi)等。另外，典型元素的种类只要是属于长周期型周期表的1族、2族以及12族～18族的元素即可，没有特别限制，因此除了上述的铝等一系列元素以外，也可以是锑(sb)等其它元素。
[0086]
除了氧以及碳以外的所有构成元素中的第二元素的含量为1原子％～34原子％。这是因为，即使硅酸玻璃包含第二元素作为构成元素，在碳还原处理中硅酸玻璃也容易被充分还原。
[0087]
(第三元素)
[0088]
第三元素是碳还原硅酸玻璃的任意的构成元素。因此，碳还原硅酸玻璃可以包含第三元素作为构成元素，也可以不包含第三元素作为构成元素。
[0089]
该第三元素包含碱土金属元素中的任意一种或两种以上。该碱土金属元素是属于长周期型周期表的2族的一系列元素的总称，具体而言，是镁(mg)、钙(ca)、锶(sr)以及钡(ba)等。
[0090]
另外，除了氧以及碳以外的所有构成元素中的第三元素的含量为0原子％～6原子％。
[0091]
第三元素的含量的下限值为0原子％是因为，如上所述，由于第三元素是碳还原硅酸玻璃的任意的构成元素，因此该碳还原硅酸玻璃也可以不包含第三元素作为构成元素。
[0092]
另一方面，第三元素的含量的上限值为6原子％是因为，如上所述，第三元素会对碳还原处理中的硅酸玻璃的还原性产生影响，因此该第三元素的含量需要在不会对碳还原处理中的硅酸玻璃的还原性产生影响的范围内。
[0093]
详细而言，在第三元素的含量大于6原子％的情况下，由于硅酸玻璃中的第三元素的存在量过多，在碳还原处理中硅酸玻璃变得几乎未被还原，因此实质上不能制造碳还原硅酸玻璃。相对于此，在第三元素的含量为6原子％以下的情况下，由于适当地抑制了硅酸玻璃中的第三元素的存在量，因此在碳还原处理中硅酸玻璃容易被还原，因此实质上可以制造碳还原硅酸玻璃。
[0094]
[被覆部]
[0095]
被覆部102被覆中心部101的表面中的一部分或全部。另外，在被覆部102被覆中心部101的表面中的一部分的情况下，也可以在相互分离的多个部位由被覆部102被覆中心部101的表面。
[0096]
由于该被覆部102包含碳作为构成元素，因此具有导电性。这是因为，如果导电性的被覆部102被覆中心部101的表面，则与该被覆部102未被覆中心部101的表面的情况相比，活性物质100整体的电子传导性提高。被覆部102的形成材料只要是包含碳作为构成元素的材料即可，没有特别限制。
[0097]
具体而言，被覆部102如后所述，是在活性物质的制造工序(碳还原处理)中硅酸玻璃和还原剂(碳源)的混合物被加热时，因该碳源的热分解而被覆中心部101的表面而形成的覆膜。在这种情况下，被覆部102可以原样直接包含碳源，也可以包含该碳源的分解物(有机物分解碳)，还可以包含两者。
[0098]
被覆部102的厚度没有特别限制。这是因为，只要在中心部101的表面上存在少量被覆部102，则与在中心部101的表面上完全不存在被覆部102的情况相比，活性物质100整体的电子传导性提高。
[0099]
《1-2.物性》
[0100]
接着，对活性物质100的物性进行说明。以下，依次说明基于使用了x射线光电子能谱法(xps)以及拉曼分光法的活性物质100的分析结果而规定的两种物性。
[0101]
[基于xps的分析结果规定的物性]
[0102]
图2为了说明第一种物性，示出了使用了xps的活性物质100的分析结果(si2p的xps光谱)的一例。在该xps光谱中，横轴表示结合能(ev)，纵轴表示光谱强度。另外，这里说明的xps的分析结果是氩(ar)离子溅射(溅射时间＝1000秒)后的分析结果。
[0103]
在图2中，与碳还原硅酸玻璃相关的xps光谱(实线)一起，还示出了与硅酸玻璃相关的xps光谱(虚线)。即，如果对检测出xps光谱(虚线)的硅酸玻璃进行碳还原处理，则能够得到检测出xps光谱(实线)的碳还原硅酸玻璃。另外，在结合能为102ev～105ev的范围标有阴影。
[0104]
如图2所示，在xps的分析结果(xps光谱的形状)的观点上，碳还原硅酸玻璃具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。
[0105]
具体而言，在与碳还原硅酸玻璃相关的xps光谱(实线)中，检测出峰xa(第一峰)。
该峰xa在结合能为102ev～105ev的范围内具有顶点xat，在结合能比该顶点xat小的侧(图2中的右侧)具有肩部xas。该肩部xas是具有顶点xat的峰xa的中途的一部分向低结合能侧突出的肩状的部分，即台阶状的部分。
[0106]
相对于此，在与硅酸玻璃相关的xps光谱(虚线)中检测出峰xb。该峰xb在结合能为102ev～105ev的范围内具有顶点xbt，但在结合能比该顶点xbt低的侧不具有肩部(与肩部xas对应的部分)。
[0107]
根据以上所述，从使用了xps的活性物质100的分析结果(xps光谱的形状)的观点出发，可以导出以下说明的倾向。在碳还原硅酸玻璃中，由于作为原材料的硅酸玻璃使用碳还原处理被充分还原，因此检测出具有顶点xat和肩部xas的峰xa。相对于此，在硅酸玻璃中，由于还未实施碳还原处理，因此检测出仅具有顶点xbt的峰xb。因此，基于xps的分析结果，能够识别分析对象物是碳还原硅酸玻璃以及硅酸玻璃中的哪一种。由此，使用碳还原处理制造的碳还原硅酸玻璃，在满足上述的与xps相关的条件这一点上，具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。
[0108]
通过使用该识别方法，关于活性物质100中的中心部101也能够进行同样的识别。即，通过使用xps分析中心部101，在检测出峰xa的情况下，其中心部101包含碳还原硅酸玻璃，并且在检测出峰xb的情况下，其中心部101包含硅酸玻璃。
[0109]
需要说明的是，如上所述，硅酸玻璃在通常的还原处理中几乎不被还原。由此，即使使用硅酸玻璃进行通常的还原处理，该硅酸玻璃也几乎不被还原，因此不能得到峰xa，应该得到峰xb。
[0110]
在此，如上所述，与碳还原硅酸玻璃相关的峰xa具有肩部xas，而与硅酸玻璃相关的峰xb不具有肩部。因此，通过以下说明的方法，也能够识别分析对象物是碳还原硅酸玻璃以及硅酸玻璃中的哪一种。
[0111]
第一，峰xa在高度方向上的中间宽度大于峰xb在该高度方向上的中间宽度。因此，峰xa的半值宽度大于峰xb的半值宽度，更具体而言，为4.0ev以上。峰xa的半值宽度达到4.0ev以上，而峰xb的半值宽度未达到4.0ev以上，因此代替检查有无肩部xas，通过测定半值宽度，也能够识别分析对象物是还原硅酸玻璃以及硅酸玻璃中的哪一种。即，即使在由于肩部xas小而难以判断有无该肩部xas的情况下，也能够通过测定半值宽度来识别分析对象物的种类。
[0112]
第二，峰xa的中间部分的面积大于峰xb的中间部分的面积。与此相伴，如果将峰xa、xb分别分解成5种si起因峰(si0峰、si
1+
峰、si
2+
峰、si
3+
峰以及si
4+
峰)，则峰xa的面积比s2/s1大于峰xb的面积比s2/s1，更具体而言，为0.85以上。
[0113]
在此，面积s1是si
4+
峰的面积。另一方面，面积s2是si0峰的面积、si
1+
峰的面积、si
2+
峰的面积和si
3+
峰的面积之和。面积s1、s2分别能够利用xps装置的分析(运算)功能算出。
[0114]
峰xa的面积比s2/s1达到0.85以上，而峰xb的面积比s2/s1未达到0.85以上，因此，代替检查有无肩部xas，通过测定面积比s2/s1，也能够识别分析对象物是还原硅酸玻璃以及硅酸玻璃中的哪一种。即，如上所述，即使在由于肩部xas较小而难以判断该肩部xas的有无的情况下，也能够通过测定半值宽度来识别分析对象物的种类。
[0115]
[基于拉曼分光法的分析结果规定的物性]
[0116]
为了说明第二种物性，图3示出了使用了拉曼分光法的活性物质100的分析结果
(拉曼光谱)的一例。在该拉曼光谱中，横轴表示拉曼位移(cm-1
)，纵轴表示光谱强度。
[0117]
在图3中，与碳还原硅酸玻璃相关的拉曼光谱(实线)一起，还示出了与硅酸玻璃相关的拉曼光谱(虚线)。即，如果对检测出拉曼光谱(虚线)的硅酸玻璃进行碳还原处理，则能够得到检测出拉曼光谱(实线)的碳还原硅酸玻璃。另外，在拉曼位移为435cm-1
～465cm-1
的范围内标有阴影。
[0118]
如图3所示，在拉曼分光法的分析结果(拉曼光谱的形状)的观点上，碳还原硅酸玻璃具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。
[0119]
具体而言，在与碳还原硅酸玻璃相关的拉曼光谱(实线)中，检测出峰ra(第二峰)。该峰ra在拉曼位移为435cm-1
～465cm-1
的范围内具有顶点rat。
[0120]
相对于此，在与硅酸玻璃相关的拉曼光谱(虚线)中，检测出峰rb。该峰rb在结合能为435cm-1
～465cm-1
的范围内不具有顶点rbt，在该范围外具有顶点rbt。具体而言，峰rb在结合能为470cm-1
～490cm-1
的范围内具有顶点rbt。需要说明的是，作为参考进行说明，在关于具有结晶性的硅的单体的拉曼光谱中，检测出在结合能为510cm-1
～525cm-1
的范围内具有顶点的峰。
[0121]
根据以上所述，从使用了拉曼分光法的活性物质100的分析结果(拉曼光谱的形状)的观点出发，可以导出以下说明的倾向。在碳还原硅酸玻璃中，由于作为原材料的硅酸玻璃利用碳还原处理被充分还原，因此检测出在435cm-1
～465cm-1
的范围内具有顶点rat的峰ra。相对于此，在硅酸玻璃中，由于还未实施碳还原处理，因此检测出在上述范围外具有顶点rbt的峰rb。由此，使用碳还原处理制造的碳还原硅酸玻璃，在满足与上述拉曼分光法相关的条件这一点上，具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。
[0122]
通过使用该识别方法，关于活性物质100中的中心部101也能够进行同样的识别。即，通过使用拉曼分光法对中心部101进行分析，在检测出峰ra的情况下，其中心部101包含碳还原硅酸玻璃，在检测出峰rb的情况下，其中心部101包含硅酸玻璃。
[0123]
需要说明的是，如上所述，硅酸玻璃在通常的还原处理中几乎不被还原。由此，即使使用硅酸玻璃进行通常的还原处理，该硅酸玻璃也几乎不被还原，因此不能得到峰ra而应该得到峰rb。
[0124]
[关于物性的总结]
[0125]
根据以上所述，在碳还原硅酸玻璃中，在使用xps测定的si2p的xps光谱中检测出峰xa，在使用拉曼分光法测定的拉曼光谱中检测出峰ra。由此，通过使用xps以及拉曼分光法两者分析活性物质100(中心部101)，在检测出上述峰xa、ra两者的情况下，该活性物质100包含碳还原硅酸玻璃。
[0126]
相对于此，使用xps以及拉曼分光法两者分析活性物质100，在没有检测出峰xa、ra中的一方或双方的情况下，则该活性物质100不包含碳还原硅酸玻璃。
[0127]
关于活性物质100(中心部101)中包含的还原硅酸玻璃，满足上述两种物性条件(xps以及拉曼分光法)是因为，与硅酸玻璃相比还原反应进行得更多，因此上述的包含sio
x
作为主成分的玻璃材料的结晶性变得适当。由此，活性物质100容易充分且稳定地嵌入以及脱嵌电极反应物质，并且即使重复电极反应，活性物质100也容易持续地嵌入以及脱嵌电极反应物质。
[0128]
《1-3.制造方法》
[0129]
接着，对活性物质100的制造方法进行说明。图4示出了用于说明活性物质100的制造方法的流程。需要说明的是，以下说明的括号内的步骤编号与图4所示的步骤编号对应。
[0130]
在制造活性物质100的情况下，首先，准备作为原材料的粉末状的硅酸玻璃(步骤s1)。在这种情况下，可以使用购买等方法取得已经合成的硅酸玻璃，也可以自己合成硅酸玻璃。
[0131]
该硅酸玻璃由于还未实施碳还原处理，因此除了不满足上述两种物性条件(xps以及拉曼分光法)以外，具有与碳还原硅酸玻璃的构成大致相同的构成。即，硅酸玻璃包含硅、氧、第一元素、第二元素、第三元素作为构成元素。第一元素、第二元素以及第三元素各自的详细情况如上所述。
[0132]
需要说明的是，在合成硅酸玻璃的情况下，将二氧化硅(sio2)与第一元素、第二元素以及第三元素各自的供给源混合之后，加热该混合物。加热温度以及加热时间等条件可以任意设定。
[0133]
该供给源是指包含各构成元素的化合物。化合物的种类没有特别限制，具体为各构成元素的氧化物等。即，第一元素的供给源是三氧化硼(b2o5)以及五氧化磷(p2o5)等。第二元素的供给源是氧化钠(na2o)、氧化钾(k2o)、氧化钪(sco)、氧化钛(tio2)、氧化锆(zr2o)、氧化铈(ceo)、氧化铪(hfo2)、氧化钽(ta2o5)、氧化钨(wo3)、氧化铝(al2o3)、五硫化磷(p2s5)、硫化锂(li2s)、硫化镁(mgs)、四氯化硅(sicl4)、氧化锌(zno2)、氧化铋(bio)以及氧化锑(sb2o3)等。第三元素的供给源是氧化镁(mgo)、氧化钙(cao)、氧化锶(sro)以及氧化钡(bao)等。
[0134]
由此，二氧化硅与第一元素、第二元素以及第三元素各自的供给源相互固溶。由此，形成包含分别将硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素的玻璃体，从而合成硅酸玻璃。
[0135]
在准备硅酸玻璃之后，通过将该硅酸玻璃与碳源混合，得到混合物(步骤s2)。该碳源是能够成为碳的供给源的材料的总称，具体而言，是碳材料以及可碳化的有机物等中的任意一种或两种以上。即，作为碳源，可以仅使用碳材料，也可以仅使用可碳化的有机物，也可以使用两者。碳材料是非纤维状碳以及纤维状碳等。非纤维状碳是炭黑等，并且纤维状碳是碳纳米管以及碳纳米纤维等。可碳化的有机物为糖类以及高分子化合物等。糖类是蔗糖、麦芽糖以及纤维素等。高分子化合物是聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇以及聚丙烯酸等。这是因为在碳还原处理中，硅酸玻璃被充分还原。另外，如后所述，利用碳源，可以容易且稳定地形成具有充分的导电性的被覆部102。
[0136]
在这种情况下，也可以使用搅拌装置搅拌混合物。搅拌速度以及搅拌时间等条件可以任意设定。
[0137]
另外，也可以通过在混合物中添加粘结剂以及溶剂等而得到糊状的混合物。在这种情况下，优选使用上述的搅拌装置搅拌混合物。粘结剂的种类没有特别限制，是聚偏氟乙烯、聚酰亚胺以及聚甲基丙烯酸甲酯等高分子化合物中的任意一种或两种以上。溶剂的种类没有特别限制，是n-甲基-2-吡咯烷酮等有机溶剂中的任意一种或两种以上。需要说明的是，也可以使用预先通过溶剂溶解有粘结剂的粘结剂溶液。
[0138]
最后，加热混合物(步骤s3)。在这种情况下，使用烘箱等加热设备中的任意一种或两种以上。加热温度以及加热时间等条件可以任意设定。具体而言，加热温度为700℃～
1400℃，加热时间为1小时～20小时。
[0139]
需要说明的是，在使用包含粘结剂的混合物的情况下，也可以将该混合物加热两个阶段。具体而言，首先，通过对混合物进行预加热，使该混合物干燥。预加热的条件没有特别限制，加热温度为40℃～500℃，加热时间为10分钟～3小时。接着，将干燥后的混合物粉碎。最后，对粉碎后的混合物进行正式加热。正式加热的条件没有特别限制，加热温度为700℃～1200℃，加热时间为1小时～20小时。
[0140]
由此，由于硅酸玻璃被碳还原处理，因此使用碳源作为还原剂，硅酸玻璃被充分还原。即，为了能够充分地嵌入以及脱嵌电极反应物质而使sio
x
的结晶状态变得适当，合成包含该siox作为主成分的碳还原硅酸玻璃。由此，形成包含碳还原硅酸玻璃的中心部101。
[0141]
而且，在碳还原处理中，如上所述，由于作为还原剂使用的碳源的热分解而导致碳(有机物分解碳)附着在中心部101的表面，因此形成为包含该碳作为构成元素的被覆部102被覆中心部101的表面。
[0142]
根据以上所述，制造出包含中心部101以及被覆部102的活性物质100(步骤s4)。在合成该活性物质100(包含碳还原硅酸玻璃的中心部101)的情况下，调整作为原材料使用的硅酸玻璃的组成等，以使除了氧、锂以及碳以外的所有构成元素中的各构成元素的含量满足上述条件。具体而言，在碳还原硅酸玻璃中，硅的含量为60原子％～98原子％、第一元素的含量为1原子％～25原子％，第二元素的含量为1原子％～34原子％，第三元素的含量为0原子％～6原子％。
[0143]
在包含使用碳还原处理制造的碳还原硅酸玻璃的活性物质100(中心部101)中，硅酸玻璃的物性因该碳还原处理而变化，因此满足上述两种物性条件(xps以及拉曼分光法)。
[0144]
《1-4.作用以及效果》
[0145]
根据上述活性物质100及其制造方法，可以得到以下说明的作用以及效果。
[0146]
[活性物质的作用以及效果]
[0147]
在活性物质100中，包含硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素，除了氧以及碳以外的所有构成元素中的各构成元素的含量满足上述条件。另外，在使用xps测定的活性物质100的分析结果(si2p的xps光谱)中检测出峰xa(顶点xat以及肩部xas)，并且在使用拉曼分光法测定的活性物质100的分析结果(拉曼光谱)中检测出峰ra(顶点rat)。
[0148]
在这种情况下，如上所述，与不满足两种物性条件(xps以及拉曼分光法)的情况不同，由于硅酸玻璃的还原反应充分进行，因此包含siox作为主成分的玻璃材料的结晶性变得适当。由此，活性物质100容易充分且稳定地嵌入以及脱嵌电极反应物质，并且即使重复电极反应，活性物质100也容易持续地嵌入以及脱嵌电极反应物质。由此，在使用了活性物质100的二次电池中，能够得到优异的电池特性。
[0149]
特别是，如果峰xa的半值宽度为4.0ev以上，则中心部101包含满足两种物性条件(xps以及拉曼分光法)的碳还原硅酸化合物，因此如上所述，能够得到优异的电池特性。需要说明的是，即使在将峰xa分解成5种si起因峰(si0峰、si
1+
峰、si
2+
峰、si
3+
峰以及si
4+
峰)时，在面积比s2/s1为0.85以上的情况下，由于同样的原因，也能够得到优异的电池特性。
[0150]
另外，如果活性物质100包含中心部101以及被覆部102，则包含碳还原硅酸玻璃的中心部101的表面被导电性的被覆部102被覆。由此，活性物质100整体的电子传导性提高，因此能够得到更高的效果。
[0151]
[活性物质的制造方法的作用以及效果]
[0152]
在活性物质100的制造方法中，将包含硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素的硅酸玻璃与碳源混合之后，加热该硅酸玻璃与碳源的混合物。由此，合成包含各构成元素的含量满足上述条件并且满足两种物性条件(xps以及拉曼分光法)的碳还原硅酸化合物的活性物质100。由此，能够得到具有优异电池特性的活性物质100。
[0153]
而且，为了制造包含siox作为主成分的活性物质100，仅使用混合处理以及加热处理等简单且廉价的处理即可，因此不需要使用共蒸镀两种蒸镀源(sio2以及si)等烦杂且高价的处理。由此，能够以低成本容易且稳定地制造活性物质100。
[0154]
特别是，如果碳源包含碳材料等，则在碳还原处理中硅酸玻璃被充分还原，并且容易且稳定地形成具有充分的导电性的被覆部102，因此能够得到更高的效果。
[0155]
《2.电极以及二次电池》
[0156]
接着，对作为上述活性物质的一个适用例的本技术的一个实施方式的二次电池进行说明。需要说明的是，本技术的一个实施方式的电极是二次电池的一部分(一个构成元件)，因此关于该电极以下一并说明。
[0157]
以下，由于活性物质100用作负极活性物质，因此对该活性物质100用于负极的情况进行说明。
[0158]
这里说明的二次电池是利用电极反应物质的嵌入以及脱嵌而得到电池容量的二次电池，具备正极、负极以及电解液。
[0159]
在该二次电池中，为了防止电极反应物质在充电过程中在负极的表面上析出，该负极的充电容量大于正极的放电容量。即，负极的每单位面积的电化学容量被设定为大于正极的每单位面积的电化学容量。
[0160]
以下，以电极反应物质是锂的情况为例。利用作为电极反应物质的锂的嵌入以及脱嵌的二次电池是所谓的锂离子二次电池。
[0161]
《2-1.层压膜型》
[0162]
首先，对使用了具有柔软性或可挠性的膜20作为用于收纳电池元件的外包装部件的层压膜型的二次电池进行说明。
[0163]
《2-1-1.构成》
[0164]
图5示出了层压膜型的二次电池的立体构成。图6示出了图5所示的卷绕电极体10的截面构成。图7示出了图6所示的正极11以及负极12各自的平面构成。
[0165]
另外，图5示出了卷绕电极体10和膜20彼此分离的状态。图6仅示出了卷绕电极体10的一部分。图7示出了正极11和负极12彼此分离的状态。
[0166]
在该二次电池中，如图5所示，卷绕型的电池元件(卷绕电极体10)收纳在袋状的膜20的内部，在该卷绕电极体10上连接有正极引线14以及负极引线15。
[0167]
[膜]
[0168]
膜20是能够沿图5所示的箭头r(单点划线)的方向折叠的一张膜状部件。在该膜20上设置有用于收容卷绕电极体10的凹陷部20u(所谓的深拉深部)。
[0169]
具体而言，膜20是三层的层压膜，其中从内侧依次层叠熔接层、金属层以及表面保护层，在该膜20被折叠的状态下，熔接层中的外周缘部相互熔接。熔接层包含聚丙烯等高分子化合物。金属层包含铝等金属材料。表面保护层包含尼龙等高分子化合物。另外，作为层
压膜的膜20的层数并不限制于三层，可以是一层，也可以是两层或四层以上。
[0170]
在膜20与正极引线14之间插入紧贴膜21，在膜20与负极引线15之间插入紧贴膜22。紧贴膜21、22是防止外部空气侵入的部件，包括分别对于正极引线14以及负极引线15具有紧贴性的聚烯烃树脂等中的任意一种或两种以上。该聚烯烃树脂是聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯以及改性聚丙烯等。另外，也可以省略紧贴膜21、22中的一方或双方。
[0171]
[卷绕电极体]
[0172]
如图5以及图6所示，卷绕电极体10具备正极11、负极12、隔膜13、作为液状的电解质的电解液。该卷绕电极体10是隔着隔膜13将正极11以及负极12彼此层叠，然后将该正极11、负极12以及隔膜13卷绕而成的结构体。电解液分别含浸在正极11、负极12以及隔膜13中。
[0173]
[正极]
[0174]
如图6所示，正极11包括正极集电体11a和设置在正极集电体11a的两面上的两个正极活性物质层11b。另外，正极活性物质层11b可以仅设置在正极集电体11a的一面上。
[0175]
(正极集电体)
[0176]
正极集电体11a包含铝、镍以及不锈钢等导电性材料中的任意一种或两种以上。
[0177]
(正极活性物质层)
[0178]
正极活性物质层11b包含嵌入以及脱嵌锂的正极活性物质中的任意一种或两种以上。另外，正极活性物质层11b可以进一步包含正极粘结剂以及正极导电剂等。
[0179]
正极活性物质的种类没有特别限制，是含锂过渡金属化合物等含锂化合物。该含锂过渡金属化合物包含锂以及一种或两种以上的过渡金属元素，还可以包含一种或两种以上的其它元素。其它元素的种类是任意的元素(但不包括过渡金属元素。)即可，没有特别限制。其中，其它元素优选属于长周期型周期表中的2族～15族的元素。需要说明的是，含锂过渡金属化合物可以是氧化物，也可以是磷酸化合物、硅酸化合物以及硼酸化合物等。
[0180]
氧化物的具体例为linio2、licoo2、lico
0.98
al
0.01
mg
0.01
o2、lini
0.5
co
0.2
mn
0.3
o2、lini
0.8
co
0.15
al
0.05
o2、lini
0.33
co
0.33
mn
0.33
o2、li
1.2
mn
0.52
co
0.175
ni
0.1
o2、li
1.15
(mn
0.65
ni
0.22
co
0.13
)o2以及limn2o4等。磷酸化合物的具体例为lifepo4、limnpo4、life
0.5
mn
0.5
po4以及life
0.3
mn
0.7
po4等。
[0181]
正极粘结剂包含合成橡胶以及高分子化合物等中的任意一种或两种以上。合成橡胶是丁苯橡胶、氟橡胶以及三元乙丙橡胶等。高分子化合物是聚偏氟乙烯、聚酰亚胺以及羧甲基纤维素等。
[0182]
正极导电剂包含碳材料等导电性材料中的任意一种或两种以上。该碳材料是石墨、炭黑、乙炔黑以及科琴黑等。另外，正极导电剂只要具有导电性，也可以是金属材料以及导电性高分子等。
[0183]
需要说明的是，在正极集电体11a的两面上，正极活性物质层11b设置在该正极集电体11a的一部分上。因此，正极集电体11a中的未设置有正极活性物质层11b的部分未被该正极活性物质层11b被覆而露出。
[0184]
具体而言，如图7所示，正极集电体11a在长度方向(x轴方向)上延伸，包括被覆部11ax以及一对非被覆部11ay。被覆部11ax位于正极集电体11a在长边方向上的中央部，是形成正极活性物质层11b的部分。一对非被覆部11ay位于正极集电体11a在长边方向上的一端
部以及另一端部，是没有形成正极活性物质层11b的部分。由此，被覆部11ax被正极活性物质层11b被覆，一对非被覆部11ay未被正极活性物质层11b被覆而露出。在图7中，在正极活性物质层11b上标有淡阴影。
[0185]
[负极]
[0186]
如图6所示，负极12包括负极集电体12a和设置在该负极集电体12a的两面上的两个负极活性物质层12b。另外，负极活性物质层12b可以仅设置在负极集电体12a的一面上。
[0187]
(负极集电体)
[0188]
负极集电体12a包含铜、铝、镍以及不锈钢等导电性材料中的任意一种或两种以上。
[0189]
(负极活性物质层)
[0190]
负极活性物质层12b包含嵌入以及脱嵌锂的负极活性物质中的任意一种或两种以上。另外，负极活性物质层12b可以进一步包含负极粘结剂以及负极导电剂等。关于负极粘结剂以及负极导电剂各自的细节与上述关于正极粘结剂以及正极导电剂各自的细节相同。
[0191]
负极活性物质具有与上述活性物质100相同的构成。但是，负极活性物质可以进一步包含其它材料中的任意一种或两种以上。其它材料是碳材料以及金属系材料等。碳材料是易石墨化碳、难石墨化碳以及石墨等。金属系材料是能够与锂形成合金的金属元素以及半金属元素，更具体而言，是硅以及锡等。另外，金属系材料可以是单体、合金或化合物，也可以是它们的两种以上的混合物。上述的碳还原硅酸玻璃不包括在在此说明的金属系材料中。
[0192]
金属系材料的具体例为sib4、sib6、mg2si、ni2si、tisi2、mosi2、cosi2、nisi2、casi2、crsi2、cu5si、fesi2、mnsi2、nbsi2、tasi2、vsi2、wsi2、znsi2、sic、si3n4、si2n2o、siov(0＜v≤2或0.2＜v＜1.4)、lisio、snow(0＜w≤2)、snsio3、lisno以及mg2sn等。
[0193]
负极活性物质层12b的形成方法没有特别限制，可以是涂布法、气相法、液相法、喷涂法以及烧成法(烧结法)等中的任意一种或两种以上。
[0194]
需要说明的是，在负极集电体12a的两面上，负极活性物质层12b设置在整个负极集电体12a上。因此，整个负极集电体12a没有露出，被负极活性物质层12b被覆。
[0195]
具体而言，如图7所示，负极集电体12a在长边方向(x轴方向)上延伸，负极活性物质层12b包括一对非相对部12bz。一对非相对部12bz是与一对非被覆部11ay相对的部分。即，一对非相对部12bz是不与正极活性物质层11b相对的部分，因此是不参与充放电反应的部分。在图7中，对负极活性物质层12b标有浓阴影。
[0196]
负极活性物质层12b设置在负极集电体12a的整个两面上，正极活性物质层11b仅设置在正极集电体11a的两面的一部分(被覆部11ax)上，以防止在充电时从正极活性物质层11b脱嵌的锂在负极12的表面上析出。
[0197]
需要说明的是，在事后即在二次电池完成后(使用过程中)检查是否满足上述的两种物性条件(xps以及拉曼分光法)的情况下，优选使用非相对部12bz作为用于回收分析用的负极活性物质的负极活性物质层12b。这是因为，由于非相对部12bz几乎不参与充放电反应，因此负极活性物质(碳还原硅酸玻璃)的状态(组成以及物性等)容易维持在形成负极12时的状态而不受充放电反应的影响。由此，即使在二次电池使用完毕的情况下，也能够稳定且再现性良好地检查是否满足两种物性条件。
[0198]
[隔膜]
[0199]
如图6所示，隔膜13介于正极11与负极12之间。该隔膜13是在防止由于正极11与负极12之间的接触而引起短路的同时允许锂通过的绝缘性的多孔膜，可以是由一种多孔膜构成的单层膜，也可以是两种以上多孔膜彼此层叠的多层膜。该多孔膜包含聚四氟乙烯、聚丙烯以及聚乙烯等高分子化合物中的任意一种或两种以上。
[0200]
[电解液]
[0201]
电解液包含溶剂以及电解质盐。溶剂的种类可以仅为一种，也可以为两种以上，并且电解质盐的种类可以仅为一种，也可以为两种以上。
[0202]
(溶剂)
[0203]
溶剂包含非水溶剂(有机溶剂)，包含该非水溶剂的电解液是所谓的非水电解液。
[0204]
非水溶剂是酯类以及醚类等，更具体而言，是碳酸酯系化合物、羧酸酯系化合物以及内酯系化合物等。
[0205]
碳酸酯系化合物是环状碳酸酯以及链状碳酸酯等。环状碳酸酯是碳酸亚乙酯以及碳酸亚丙酯等，链状碳酸酯是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯等。羧酸酯系化合物是乙酸乙酯、丙酸乙酯以及三甲基乙酸乙酯等。内酯系化合物是γ-丁内酯以及γ-戊内酯等。醚类除了上述的内酯系化合物以外，也可以是1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、1，3-二氧戊环以及1，4-二噁烷等。
[0206]
另外，非水溶剂是不饱和环状碳酸酯、卤代碳酸酯、磺酸酯、磷酸酯、酸酐、腈化合物以及异氰酸酯化合物等。这是因为可以提高电解液的化学稳定性。
[0207]
具体而言，不饱和环状碳酸酯是碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯以及碳酸亚甲基亚乙酯等。卤代碳酸酯是氟代碳酸亚乙酯以及二氟碳酸亚乙酯等。磺酸酯是1，3-丙磺酸内酯等。磷酸酯是磷酸三甲酯等。酸酐是环状羧酸酐、环状二磺酸酐以及环状羧酸磺酸酐等。环状羧酸酐是琥珀酸酐、戊二酸酐以及马来酸酐等。环状二磺酸酐是乙烷二磺酸酐以及丙烷二磺酸酐等。环状羧酸磺酸酐是磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐以及磺基丁酸酐等。腈化合物是乙腈以及琥珀腈等。异氰酸酯化合物是六亚甲基二异氰酸酯等。
[0208]
(电解质盐)
[0209]
电解质盐是锂盐等轻金属盐中的任意一种或两种以上。该锂盐是六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、三氟甲烷磺酸锂(licf3so3)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂(lin(fso2)2)、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(lin(cf3so2)2)、三(三氟甲烷磺酰基)甲基锂(lic(cf3so2)3)以及双(草酸)硼酸锂(lib(c2o4)2)等。电解质盐的含量没有特别限制，相对于溶剂为0.3mol/kg～3.0mol/kg。这是因为可以得到高离子传导性。
[0210]
[正极引线以及负极引线]
[0211]
正极引线14连接至正极11(正极集电体11a)，负极引线15连接至负极12(负极集电体12a)。正极引线14以及负极引线15分别从膜20的内部向外部以相同的方向导出。该正极引线14包含铝等导电性材料中的任意一种或两种以上，负极引线15包含铜、镍以及不锈钢等导电性材料中的任意一种或两种以上。正极引线14以及负极引线15各自的形状为薄板状以及网眼状等。
[0212]
《2-1-2.动作》
[0213]
该二次电池如以下说明那样动作。在充电时，锂从正极11中脱嵌，并且该锂经由电
解液嵌入到负极12中。另外，在放电时，锂从负极12中脱嵌，并且该锂经由电解液嵌入到正极11中。在这些情况下，锂以离子状态嵌入以及脱嵌。
[0214]
《2-1-3.制造方法》
[0215]
在制造二次电池的情况下，通过以下说明的步骤制作正极11以及负极12，并且制备电解液，然后组装二次电池。
[0216]
[正极的制作]
[0217]
首先，通过将正极活性物质与所需的正极粘结剂以及正极导电剂等混合，制成正极合剂。接着，通过在有机溶剂等溶剂中投入正极合剂，制备糊状的正极合剂浆料。最后，将正极合剂浆料涂布在正极集电体11a的两面上，从而形成正极活性物质层11b。然后，可以使用辊压机等对正极活性物质层11b进行压缩成型。在这种情况下，可以加热正极活性物质层11b，也可以重复多次压缩成型。由此，在正极集电体11a的两面上形成正极活性物质层11b，从而制成正极11。
[0218]
[负极的制作]
[0219]
通过与上述正极11的制作步骤相同的步骤，在负极集电体12a的两面上形成负极活性物质层12b。具体而言，将负极活性物质与所需的负极粘结剂以及负极导电剂等混合，制成负极合剂，然后将负极合剂投入到有机溶剂等溶剂中，制备糊状的负极合剂浆料。接着，将负极合剂浆料涂布在负极集电体12a的两面上，从而形成负极活性物质层12b。之后，可以对负极活性物质层12b进行压缩成型。由此，在负极集电体12a的两面上形成负极活性物质层12b，从而制成负极12。
[0220]
[电解液的制作]
[0221]
将电解质盐投入到有机溶剂等溶剂中。由此，电解质盐分散或溶解在溶剂中，从而制备电解液。
[0222]
[二次电池的组装]
[0223]
首先，使用焊接法等将正极引线14连接至正极11(正极集电体11a)，并且使用焊接法等将负极引线15连接至负极12(负极集电体12a)。接着，将正极11以及负极12隔着隔膜13彼此层叠，然后将该正极11、负极12以及隔膜13卷绕，制成卷绕体。接着，将卷绕体收容在凹陷部20u的内部，并且将膜20折叠，然后使用热熔接法等使膜20(熔接层)中的两边的外周缘部彼此相互粘接，由此将卷绕体收纳在袋状的膜20的内部。最后，在将电解液注入到袋状的膜20的内部之后，通过使用热熔接法等将膜20(熔接层)中的剩余一边的外周缘部彼此粘接。在这种情况下，将紧贴膜21插入膜20与正极引线14之间，并且将紧贴膜22插入膜20与负极引线15之间。由此，电解液含浸在卷绕体中，从而制成卷绕电极体10。由此，卷绕电极体10被封入袋状的膜20的内部，完成层压膜型的二次电池。
[0224]
《2-1-4.作用以及效果》
[0225]
在该层压膜型的二次电池中，负极12中包含的负极活性物质具有与活性物质100的构成相同的构成。在这种情况下，由于与关于活性物质100说明的相同的原因，负极活性物质容易充分且稳定地嵌入以及脱嵌锂，并且即使重复充放电反应，负极活性物质也容易持续地嵌入以及脱嵌锂。由此，能够得到优异的电池特性。
[0226]
层压膜型的二次电池及其制造方法的其它作用以及效果，与活性物质100及其制造方法的其它作用以及效果相同。
[0227]
《2-2.圆筒型》
[0228]
接着，说明使用了具有刚性的电池罐41作为用于收纳电池元件的外包装部件的圆筒型的二次电池。
[0229]
《2-2-1.构成》
[0230]
图8示出了圆筒型二次电池的截面构成。在以下的说明中，随时引用已经说明的层压膜型的二次电池的构成元件，并参照图6。
[0231]
如图8所示，该二次电池在圆筒状的电池罐41的内部具备一对绝缘板42、43以及卷绕型的电池元件(卷绕电极体30)，正极引线34以及负极引线35连接至该卷绕电极体30。
[0232]
[电池罐]
[0233]
电池罐41具有一端部封闭且另一端部开放的中空结构，包含铁、铝以及它们的合金等金属材料中的任意一种或两种以上。电池罐41的表面可以镀有镍等。绝缘板42、43配置为彼此将卷绕电极体30夹在中间，并且在与该卷绕电极体30的卷绕周面交叉的方向上延伸。
[0234]
在电池罐41的开放端部，电池盖44、安全阀机构45以及热敏电阻元件(ptc元件)46经由绝缘性的密封垫圈47铆接。因此，电池罐41的开放端部被密闭。电池盖44包含与电池罐41的形成材料相同的材料。安全阀机构45以及ptc元件46设置在电池盖44的内侧，该安全阀机构45经由ptc元件46与电池盖44电连接。在该安全阀机构45中，当电池罐41的内压由于内部短路以及外部加热等原因而达到一定水平以上时，圆盘板45a翻转，从而切断电池盖44与卷绕电极体30之间的电连接。为了防止由大电流引起的异常发热，ptc元件46的电阻随着温度的上升而增加。在密封垫圈47的表面也可以涂布沥青等。
[0235]
[卷绕电极体]
[0236]
卷绕电极体30具备正极31、负极32、隔膜33和电解液。该卷绕电极体30是隔着隔膜33将正极31以及负极32彼此层叠，然后将该正极31、负极32以及隔膜33卷绕而成的结构体。电解液分别含浸在正极31、负极32以及隔膜33中。正极引线34连接至正极31(正极集电体31a)，负极引线35连接至负极32(负极集电体32a)。
[0237]
中心销36插入到设置在卷绕电极体30的卷绕中心处的空间中。另外，中心销36也可以省略。正极引线34包含铝等导电性材料中的任意一种或两种以上，经由安全阀机构45与电池盖44电连接。负极引线35包含铜、镍以及不锈钢(sus)等导电性材料中的任意一种或两种以上，与电池罐41电连接。正极引线34以及负极引线35的形状为薄板状以及网眼状等。
[0238]
[正极、负极、隔膜以及电解质层]
[0239]
如图6所示，正极31包括正极集电体31a以及正极活性物质层31b，负极32包括负极集电体32a以及负极活性物质层32b。正极集电体31a、正极活性物质层31b、负极集电体32a以及负极活性物质层32b各自的构成与正极集电体11a、正极活性物质层11b、负极集电体12a以及负极活性物质层12b各自的构成相同。隔膜33的构成与隔膜13的构成相同。
[0240]
《2-2-2.动作》
[0241]
该二次电池如以下说明那样动作。在充电时，锂从正极31中脱嵌，该锂经由电解液嵌入到负极32中。另一方面，在放电时，锂从负极32中脱嵌，该锂经由电解液嵌入到正极31中。在这些情况下，锂以离子状态嵌入以及脱嵌。
[0242]
《2-2-3.制造方法》
[0243]
在制造二次电池的情况下，在通过以下说明的步骤制作正极31以及负极32之后，组装二次电池。需要说明的是，关于电解液的制备步骤已经进行了说明，因此在此省略其说明。
[0244]
[正极的制作以及负极的制作]
[0245]
通过与正极11的制作步骤相同的步骤制作正极31，通过与负极12的制作步骤相同的步骤制作负极32。即，在制作正极31的情况下，在正极集电体31a的两面上形成正极活性物质层31b，在制作负极32的情况下，在负极集电体32a的两面上形成负极活性物质层32b。
[0246]
[二次电池的组装]
[0247]
首先，使用焊接法等将正极引线34连接至正极31(正极集电体31a)，并且使用焊接法等将负极引线35连接至负极32(负极集电体32a)。接着，将正极31以及负极32隔着隔膜33彼此层叠，然后将该正极31、负极32以及隔膜33卷绕，从而制成卷绕体。接着，在设置于卷绕体的卷绕中心的空间中插入中心销36。
[0248]
接着，在卷绕体被一对绝缘板42、43夹持的状态下，将该卷绕体与绝缘板42、43一起收纳于电池罐41的内部。在这种情况下，使用焊接法等将正极引线34连接至安全阀机构45，使用焊接法等将负极引线35连接至电池罐41。接着，向电池罐41的内部注入电解液。由此，将电解液分别含浸在正极31、负极32以及隔膜33中，制成卷绕电极体30。
[0249]
最后，通过经由密封垫圈47铆接电池罐41的开放端部，将电池盖44、安全阀机构45以及ptc元件46安装到该电池罐41的开放端部。由此，卷绕电极体30被封入电池罐41的内部，完成圆筒型的二次电池。
[0250]
《2-2-4.作用以及效果》
[0251]
在该圆筒型二次电池中，负极32中包含的负极活性物质具有与活性物质100的构成相同的构成，因此由于与关于层压膜型的二次电池说明的原因相同的原因，能够得到优异的电池特性。
[0252]
圆筒型二次电池的其它作用以及效果与层压膜型的二次电池的其它作用以及效果相同。
[0253]
《3.变形例》
[0254]
接着，对上述的活性物质以及二次电池各自的变形例进行说明。如下所述，活性物质以及二次电池各自的构成可以适当变更。另外，也可以将以下说明的一系列变形例中的任意两种以上相互组合。
[0255]
[变形例1]
[0256]
在图1中，活性物质100具备中心部101和被覆部102。然而，活性物质100也可以仅具备中心部101而不具备被覆部102。在这种情况下，在制造包含中心部101以及被覆部102的活性物质100之后，可以除去该被覆部102。在这种情况下，由于能够在活性物质100(中心部101)中嵌入以及脱嵌电极反应物质，因此能够得到同样的效果。
[0257]
另外，如上所述，为了提高活性物质100整体的电子传导性，优选该活性物质100包含中心部101和被覆部102。
[0258]
[变形例2]
[0259]
在图5以及图6中，使用了卷绕型的电池元件(卷绕电极体10)。然而，如与图5对应的图9以及与图6对应的图10所示，可以使用层叠型的电池元件(层叠电极体50)来代替卷绕
电极体10。
[0260]
图9以及图10所示的层压膜型的二次电池，除了代替卷绕电极体10(正极11、负极12以及隔膜13)、正极引线14以及负极引线15而具备层叠电极体50(正极51、负极52以及隔膜53)、正极引线54以及负极引线55以外，具有与图5以及图6所示的层压膜型的二次电池的构成相同的构成。
[0261]
除了以下说明的不同点以外，正极51、负极52、隔膜53、正极引线54以及负极引线55各自的构成与正极11、负极12、隔膜13、正极引线14以及负极引线15各自的构成相同。
[0262]
在层叠电极体50中，正极51以及负极52隔着隔膜53交替层叠。正极51、负极52以及隔膜53的层叠数没有特别限制，在此，多个正极51以及多个负极52隔着多个隔膜53彼此层叠。电解液分别含浸在正极51、负极52以及隔膜53中，该电解液的构成如上所述。正极51包括正极集电体51a以及正极活性物质层51b，负极52包括负极集电体52a以及负极活性物质层52b。
[0263]
另外，如图9以及图10所示，正极集电体51a包括没有形成正极活性物质层51b的突出部51at，负极集电体52a包括没有形成负极活性物质层52b的突出部52at。该突出部52at配置在不与突出部51at重叠的位置。多个突出部51at通过相互接合而形成一根引线状的接合部51z，多个突出部52at通过相互接合而形成一根引线状的接合部52z。正极引线54连接至接合部51z，负极引线55连接至接合部52z。
[0264]
图9以及图10所示的层压膜型的二次电池的制造方法，除了制作层叠电极体50(正极引线54以及负极引线55)来代替卷绕电极体10(正极引线14以及负极引线15)以外，与图5以及图6所示的层压膜型的二次电池的制造方法相同。
[0265]
在制作层叠电极体50的情况下，首先，制作在正极集电体51a(不包括突出部51at。)的两面形成有正极活性物质层51b的正极51，和在负极集电体52a(不包括突出部52at。)的两面上形成有负极活性物质层52b的负极52，然后隔着多个隔膜53将多个正极51以及多个负极52彼此层叠，由此形成层叠体。接着，通过使用焊接法等使多个突出部51at相互接合，形成接合部51z，并且通过使用焊接法等使多个突出部52at相互接合，形成接合部52z。接着，使用焊接法等使正极引线54与突出部51at连接，并且使用焊接法等使负极引线55与突出部52at连接。最后，在将电解液注入到收纳层叠体的袋状的膜20的内部之后，密封该膜20。由此，在层叠体中含浸电解液，制成层叠电极体50。
[0266]
即使在使用了该层叠电极体50的情况下，也能够得到与使用了卷绕电极体10的情况同样的效果。需要说明的是，尽管在此没有具体图示，但是可以将层叠型的电池元件(层叠电极体50)适用于图6以及图8所示的圆筒型二次电池。
[0267]
[变形例3]
[0268]
在图9以及图10所示的层压膜型的二次电池中，正极引线54的数量以及负极引线55的数量没有特别限制。即，正极引线54的数量不限于一根，也可以为两根以上，负极引线55的数量不限于一根，也可以为两根以上。即使在变更了正极引线54的数量以及负极引线55的数量的情况下，也能够得到同样的效果。需要说明的是，尽管在此没有具体图示，但是在图6以及图8所示的圆筒型二次电池中，也可以变更正极引线34的数量以及负极引线35的数量。
[0269]
[变形例4]
[0270]
在图5以及图6所示的层压膜型的二次电池中，使用了作为多孔膜的隔膜13。然而，尽管在此没有具体图示，但是可以使用包括高分子化合物层的层叠型的隔膜来代替作为多孔膜的隔膜13。
[0271]
具体而言，层叠型的隔膜包括作为上述的多孔膜的基材层和设置在该基材层的一面或两面上的高分子化合物层。这是因为，由于提高了隔膜分别相对于正极11以及负极12的紧贴性，因此变得不易发生卷绕电极体10的位置偏移。由此，即使发生电解液的分解反应等，二次电池也不易膨胀。高分子化合物层包含聚偏氟乙烯等高分子化合物。这是因为物理强度优异，并且电化学稳定。
[0272]
需要说明的是，基材层以及高分子化合物层中的一方或双方也可以包含多个无机粒子以及多个树脂粒子等多个粒子中的任意一种或两种以上。这是因为在二次电池发热时多个粒子等进行散热，可以提高二次电池的耐热性以及安全性。无机粒子的种类没有特别限制，是氧化铝(alumina)、氮化铝、勃姆石、氧化硅(silica)、氧化钛(titania)、氧化镁(magnesia)以及氧化锆(zirconia)等。
[0273]
在制作层叠型的隔膜的情况下，制备包含高分子化合物以及有机溶剂等的前体溶液，然后将该前体溶液涂布在基材层的一面或两面上。
[0274]
在使用了该层叠型的隔膜的情况下，锂也能够在正极11与负极12之间移动，因此能够得到同样的效果。需要说明的是，也可以在图5以及图6所示的圆筒型的二次电池中适用层叠型的隔膜。
[0275]
[变形例5]
[0276]
在图5以及图6所示的层压膜型的二次电池中，使用了作为液状的电解质的电解液。然而，尽管在此没有具体图示，但是也可以代替电解液而使用作为凝胶状的电解质的电解质层。
[0277]
在使用了电解质层的卷绕电极体10中，在正极11以及负极12经由隔膜13以及电解质层彼此层叠之后，卷绕该正极11、负极12、隔膜13以及电解质层。该电解质层介于正极11与隔膜13之间，并且介于负极12与隔膜13之间。
[0278]
具体而言，电解质层包含电解液和高分子化合物，在该电解质层中，电解液由高分子化合物保持。电解液的构成如上所述。高分子化合物包括聚偏氟乙烯等。在形成电解质层的情况下，在制备包含电解液、高分子化合物以及有机溶剂等的前体溶液之后，在正极11以及负极12的两面涂布前体溶液。
[0279]
在使用了该电解质层的情况下，锂也可以经由电解质层在正极11与负极12之间移动，因此能够得到同样的效果。需要说明的是，可以将电解质层适用于图6以及图8所示的圆筒型的二次电池。
[0280]
《4.二次电池的用途》
[0281]
接着，对上述的二次电池的用途(适用例)进行说明。
[0282]
二次电池的用途只要是能够将二次电池主要作为驱动用的电源或电力积蓄用的电力存储源等利用的机械、设备、器具、装置以及系统(多个设备等的集合体)等即可，没有特别限制。作为电源使用的二次电池可以是主电源，也可以是辅助电源。主电源是优先使用的电源，与有无其它电源无关。辅助电源可以是代替主电源而使用的电源，也可以是根据需要从主电源切换的电源。在使用二次电池作为辅助电源的情况下，主电源的种类不限于二
次电池。
[0283]
二次电池的用途的具体例如下：摄像机、数字静态照相机、移动电话、笔记本电脑、无绳电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视机以及便携式信息终端等电子设备(包括便携式电子设备。)；电动剃须刀等便携式生活器具；备用电源以及存储卡等存储用装置；电钻以及电锯等电动工具；作为可拆装的电源搭载于笔记本电脑等的电池包；起搏器以及助听器等医用电子设备；电动汽车(包括混合动力汽车。)等电动车辆；防备紧急情况等而预先蓄积电力的家用电池系统等电力存储系统。需要说明的是，二次电池的电池结构可以是上述的层压膜型以及圆筒型，也可以是除此以外的其它电池结构。另外，多个二次电池可以用作电池包以及电池模块等。
[0284]
其中，电池包以及电池模块适用于电动车辆、电力存储系统以及电动工具等比较大型的设备等是有效的。如后所述，电池包可以使用单电池，也可以使用组合电池。电动车辆是将二次电池作为驱动用电源而工作(行驶)的车辆，如上所述，也可以是同时具备二次电池以外的驱动源的汽车(混合动力汽车等)。电力存储系统是使用二次电池作为电力存储源的系统。在家用电力存储系统中，由于电力蓄积在作为电力存储源的二次电池中，因此可以利用该电力来使用家用的电气产品等。
[0285]
在此，对二次电池的几个适用例进行具体说明。以下说明的适用例的构成仅是一例，因此能够适当变更。在以下适用例中使用的二次电池的种类没有特别限制，可以是层压膜型，也可以是圆筒型。
[0286]
《4-1.电池包(单电池)》
[0287]
图11示出了使用了单电池的电池包的框架结构。这里说明的电池包是使用了一个二次电池的简易型的电池包(所谓的软包)，搭载在以智能手机为代表的电子设备等中。
[0288]
如图11所示，该电池包具备电源61和电路基板62。该电路基板62与电源61连接，并且包括正极端子63、负极端子64以及温度检测端子(所谓的t端子)65。
[0289]
电源61包括一个二次电池。在该二次电池中，正极引线连接至正极端子63，负极引线连接至负极端子64。由于该电源61能够通过正极端子63以及负极端子64与外部连接，因此能够通过该正极端子63以及负极端子64进行充放电。电路基板62包括控制部66、开关67、ptc元件68和温度检测部69。另外，也可以省略ptc元件68。
[0290]
控制部66包括中央运算处理装置(cpu：central processing unit：中央处理器)以及存储器等，控制电池包整体的动作。该控制部66根据需要进行电源61的使用状态的检测以及控制。
[0291]
需要说明的是，当电源61(二次电池)的电池电压达到过充电检测电压或过放电检测电压时，控制部66切断开关67，从而使充电电流不流过电源61的电流路径。另外，控制部66在充电时或放电时流过大电流时，通过切断开关67来阻断充电电流。过充电检测电压以及过放电检测电压没有特别限制。例如，过充电检测电压为4.2v
±
0.05v，过放电检测电压为2.4v
±
0.1v。
[0292]
开关67包括充电控制开关、放电控制开关、充电用二极管以及放电用二极管等，根据控制部66的指示来切换电源61与外部设备的连接的有无。该开关67包括使用了金属氧化物半导体的场效应晶体管(mosfet：metal-oxide-semiconductor field-effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等，基于开关67的导通电阻来检测充放电电
流。
[0293]
温度检测部69包括热敏电阻等温度检测元件，使用温度检测端子65测定电源61的温度，并且将该温度的测定结果输出到控制部66。由温度检测部69测定的温度的测定结果用于在异常发热时控制部66进行充放电控制的情况，以及用于在计算剩余容量时控制部66进行校正处理的情况等。
[0294]
《4-2.电池包(组合电池)》
[0295]
图12示出了使用了组合电池的电池包的框架结构。在以下的说明中，随时引用使用了单电池的电池包(图11)的构成元件。
[0296]
如图12所示，该电池包包括正极端子81以及负极端子82。具体而言，电池包在壳体70的内部具备控制部71、电源72、开关73、电流测定部74、温度检测部75、电压检测部76、开关控制部77、存储器78、温度检测元件79、电流检测电阻80。
[0297]
电源72包括两个以上的二次电池相互连接而成的组合电池，该两个以上的二次电池的连接形式没有特别限制。因此，连接方式可以是串联，也可以是并联，也可以是两者的混合型。例如，电源72包括以2并联3串联的方式相互连接的6个二次电池。
[0298]
控制部71、开关73、温度检测部75以及温度检测元件79的构成与控制部66、开关67以及温度检测部69(温度检测元件)的构成相同。电流测定部74使用电流检测电阻80来测定电流，并且将该电流的测定结果输出到控制部71。电压检测部76测定电源72(二次电池)的电池电压，并且将模拟-数字转换后的电压的测定结果提供给控制部71。
[0299]
开关控制部77根据从电流测定部74以及电压检测部76输入的信号来控制开关73的动作。该开关控制部77在电池电压达到过充电检测电压或过放电检测电压时，通过切断开关73(充电控制开关)，使充电电流不流过电源72的电流路径。由此，在电源72中，仅能够经由放电用二极管进行放电，或者仅能够经由充电用二极管进行充电。另外，开关控制部77在充电时或放电时流过大电流时，阻断充电电流或放电电流。
[0300]
需要说明的是，通过省略开关控制部77，控制部71也可以兼具开关控制部77的功能。过充电检测电压以及过放电检测电压没有特别限制，与关于使用了单电池的电池包进行说明的情况相同。
[0301]
存储器78包括作为非易失性存储器的eeprom(electrically erasable programmable read-only memory：电可擦可编程只读存储器)等，在该存储器78中存储有由控制部71运算出的数值以及在制造工序中测定出的二次电池的信息(初始状态的内部电阻、满充电容量以及剩余容量等)等。
[0302]
正极端子81以及负极端子82是与使用电池包工作的外部设备(笔记本型的个人计算机等)以及用于对电池包进行充电的外部设备(充电器等)等连接的端子。电源72(二次电池)能够经由正极端子81以及负极端子82进行充放电。
[0303]
《4-3.电动车辆》
[0304]
图13示出了作为电动车辆的一例的混合动力汽车的框架结构。如图13所示，该电动车辆在框体83的内部具备控制部84、发动机85、电源86、电机87、差动装置88、发电机89、变速箱90以及离合器91、逆变器92、93、各种传感器94。另外，电动车辆具备与差动装置88以及变速箱90连接的前轮用驱动轴95及一对前轮96、以及后轮用驱动轴97及一对后轮98。
[0305]
该电动车辆能够使用发动机85以及电机87中的任一方作为驱动源来行驶。发动机
85是汽油发动机等的主要动力源。在将发动机85作为动力源的情况下，发动机85的驱动力(旋转力)经由作为驱动部的差动装置88、变速箱90以及离合器91传递至前轮96以及后轮98。需要说明的是，发动机85的旋转力被传递至发电机89，发电机89利用该旋转力产生交流电力，并且该交流电力经由逆变器93被转换为直流电力，该直流电力被蓄积在电源86中。另一方面，在将作为转换部的电机87作为动力源的情况下，从电源86供给的电力(直流电力)经由逆变器92转换为交流电力，利用该交流电力驱动电机87。由电机87从电力转换过来的驱动力(旋转力)经由作为驱动部的差动装置88、变速箱90以及离合器91传递至前轮96以及后轮98。
[0306]
需要说明的是，当电动车辆经由制动机构减速时，该减速时的阻力作为旋转力传递至电机87，因此也可以利用该旋转力使电机87产生交流电力。该交流电力经由逆变器92被转换为直流电力，因此该直流再生电力被蓄积在电源86中。
[0307]
控制部84包括cpu等，控制电动车辆整体的动作。电源86包括一个或两个以上的二次电池，与外部电源连接。在这种情况下，电源86也可以通过从外部电源供给电力来蓄积电力。各种传感器94用于控制发动机85的转速，并且控制节气阀的开度(节流阀开度)。该各种传感器94包括速度传感器、加速度传感器以及发动机转速传感器等中的任意一种或两种以上。
[0308]
需要说明的是，以电动车辆为混合动力汽车的情况为例进行了说明，但该电动车辆也可以是不使用发动机85而仅使用电源86以及电机87来工作的车辆(电动汽车)。
[0309]
《4-4.其它》
[0310]
尽管在此没有具体图示，但作为二次电池的适用例，也可以考虑其它适用例。
[0311]
具体而言，二次电池能够适用于电力存储系统。该电力存储系统在一般住宅以及商业用大厦等房屋的内部具备控制部、包含一个或两个以上的二次电池的电源、智能电表、及电源集线器。
[0312]
电源与设置在房屋内部的冰箱等电气设备连接，并且能够与停在该房屋外部的混合动力汽车等电动车辆连接。另外，电源经由电源集线器与设置在房屋中的太阳能发电机等家用发电机连接，并且经由智能电表以及电源集线器与外部的火力发电站等集中型电力系统连接。
[0313]
或者，二次电池能够适用于电钻以及电锯等电动工具。该电动工具在安装有钻头部以及锯齿部等可动部的壳体的内部具备控制部和包括一个或两个以上的二次电池的电源。
[0314]
实施例
[0315]
对本技术的实施例进行说明。
[0316]
(实验例1～16)
[0317]
图14示出了试验用的二次电池(硬币型)的截面结构。以下，在制造负极活性物质之后，通过使用该负极活性物质制造硬币型的二次电池评价了该二次电池的电池特性。
[0318]
在硬币型的二次电池中，如图14所示，在外装杯114的内部收容有试验极111，并且在外装罐112的内部收容有对电极113。试验极111以及对电极113隔着隔膜115彼此层叠，并且外装罐112以及外装杯114隔着密封垫圈116相互铆接。电解液分别含浸在试验极111、对电极113以及隔膜115中。
[0319]
[负极活性物质的制造]
[0320]
首先，准备作为原材料的硅酸玻璃。关于使用该硅酸玻璃合成的碳还原硅酸玻璃的构成元素的种类(不包括氧以及碳。)以及各构成元素的含量(原子％)如表1以及表2所示。
[0321]
需要说明的是，如上所述，各构成元素的含量通过使用sem-edx分析碳还原硅酸玻璃来测定。在使用了该sem-edx的分析中，锂的检测灵敏度显著降低，因此该锂的含量降低至几乎不影响第二元素的含量的程度。因此，在表1以及表2中省略了锂含量的记载。
[0322]
[0323][0324]
接着，通过将硅酸玻璃与碳源(作为碳材料的炭黑)混合，得到混合物。在这种情况下，作为碳源，使用了作为碳材料的炭黑(实验例1～13)和作为可碳化的有机物的聚酰亚胺
(实验例14)以及蔗糖(实验例15)。另外，将混合比(重量比)设为硅酸玻璃∶碳源＝5∶1。
[0325]
接着，在混合物中添加粘结剂溶液(聚酰亚胺的n-甲基-2-吡咯烷酮溶液，固体成分＝18.6％)，然后使用搅拌装置(株式会社thinky制造的自转
·
公转混合机脱泡练太郎)搅拌混合物(旋转速度＝2000rpm，搅拌时间＝3分钟)，由此制备浆料。在这种情况下，将粘结剂溶液的添加量相对于混合物设为10重量％(固体成分比)。
[0326]
接着，在烘箱中(温度＝80℃)使浆料干燥，由此得到干燥物，然后将该干燥物粉碎，由此得到粉碎薄片。
[0327]
接着，在氧化铝坩埚的内部放入粉碎薄片，然后使用真空气体置换炉在氩气氛中加热粉碎薄片(加热温度＝950℃，加热时间＝10小时)。在这种情况下，通过在碳源的存在下还原(碳还原处理)硅酸玻璃，合成碳还原硅酸玻璃，形成包含该碳还原硅酸玻璃的中心部。另外，在中心部的表面附着有碳源的分解物(有机物分解碳)等，从而形成被覆部。由此，得到包含中心部以及被覆部的薄片状的负极活性物质。
[0328]
最后，使用研钵将薄片状的负极活性物质粉碎，由此得到粉末状的负极活性物质，然后使用筛网(53μm)将粉末状的负极活性物质筛分。
[0329]
使用扫描型电子显微镜(sem)观察负极活性物质的状态，结果发现，在碳还原处理中，尽管在比硅酸玻璃的玻璃转变温度(＝约700℃)高的温度(＝950℃)下加热粉碎薄片，但负极活性物质未熔融，维持粉末状态。可以认为其原因是包含碳还原硅酸玻璃的中心部被被覆部被覆。
[0330]
使用x射线衍射法(xrd：x-ray diffraction analysis：x-射线衍射分析)分析负极活性物质，结果发现，尽管硅酸玻璃被碳还原处理，但在2θ为20
°
～25
°
的范围内检测出宽的光晕图案。由此，可以确认负极活性物质(碳还原硅酸玻璃)没有被结晶化。
[0331]
使用拉曼分光法分析负极活性物质，结果发现，在拉曼光谱中检测出明确的g频带以及d频带。由此，可以确认中心部被包含碳作为构成元素的被覆部被覆。
[0332]
使用xps分析负极活性物质的结果如表2所示。在这种情况下，通过上述步骤，基于负极活性物质的分析结果(图2所示的si2p的xps光谱)，检查了顶点xat的位置(结合能：ev)、肩部xas的有无、峰xa的半值宽度(ev)、面积比s2/s1。
[0333]
使用拉曼分光法分析负极活性物质的结果如表2所示。在这种情况下，通过上述步骤，基于负极活性物质的分析结果(图3所示的拉曼光谱)，检查了顶点rat的位置(拉曼位移：cm-1
)。
[0334]
[二次电池的制作]
[0335]
按照以下说明的步骤，制作试验极111，并且在制备电解液之后，组装硬币型的二次电池。
[0336]
(试验极的制作)
[0337]
在此，制作负极作为试验极111。首先，将上述的负极活性物质、负极粘结剂前体(宇部兴产株式会社制造的聚酰胺酸溶液(聚酰亚胺前体)u-vamish-a)、负极导电剂(timcal公司制造的碳粉末ks6以及denka株式会社制造的乙炔黑denka black(注册商标))混合，由此制成负极合剂。在这种情况下，将混合比(质量比)设为负极活性物质∶负极粘结剂前体∶两种负极导电剂＝7∶0.5∶1∶0.25。接着，将负极合剂投入到有机溶剂(n-甲基-2-吡咯烷酮)中，然后搅拌该有机溶剂，制备糊状的负极合剂浆料。
[0338]
接着，使用涂布装置在负极集电体(铜箔，厚度＝15μm)的一面涂布负极合剂浆料，然后在真空烧成炉中对负极合剂浆料进行加热干燥(加热温度＝425℃)。由此，由于合成了负极粘结剂(聚酰亚胺)，因此形成了包含负极活性物质、负极粘结剂以及负极导电剂的负极活性物质层。最后，将形成有负极活性物质层的负极集电体冲裁成圆板状(外径＝15mm)，然后使用辊压机将负极活性物质层压缩成型。由此，制成作为负极的试验极111。
[0339]
需要说明的是，为了进行比较，除了使用其它负极活性物质(一氧化硅(sio))来代替上述的负极活性物质以外，通过同样的步骤制作了试验极111(实验例16)。
[0340]
(对电极的准备)
[0341]
作为对电极113，使用了锂金属板。在这种情况下，将锂金属箔冲裁成圆板状(外径＝15mm)。
[0342]
(电解液的制备)
[0343]
将电解质盐(六氟磷酸锂)添加到溶剂(碳酸亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯以及碳酸二甲酯)中，然后搅拌该溶剂。在这种情况下，将溶剂的混合比(质量比)设为碳酸亚乙酯∶氟代碳酸亚乙酯∶碳酸二甲酯＝40∶10∶50。将电解质盐的含量相对于溶剂设为1mol/kg。
[0344]
(二次电池的组装)
[0345]
首先，在外装杯114的内部收容试验极111，并且在外装罐112的内部收容对电极113。接着，隔着含浸有电解液的隔膜115(微多孔性聚乙烯膜、厚度＝5μm)，使收容在外装杯114的内部的试验极111和收容在外装罐112内部的对电极113彼此层叠。由此，含浸在隔膜115中的电解液的一部分分别含浸在试验极111以及对电极113中。最后，在试验极111和对电极113隔着隔膜115彼此层叠的状态下，隔着密封垫圈116将外装罐112以及外装杯114相互铆接。由此，试验极111、对电极113、隔膜115以及电解液被封入外装罐112以及外装杯114中，完成硬币型的二次电池。
[0346]
[电池特性的评价]
[0347]
对二次电池的电池特性(充电特性、放电特性以及循环特性)进行了评价，得到表2所示的结果。
[0348]
在检查电池特性的情况下，首先，为了使二次电池的状态稳定，在常温环境中(温度＝23℃)使二次电池进行一个循环的充放电。接着，在相同环境中对二次电池进行充电，由此测定第二个循环的充电容量(mah)。由此，基于负极活性物质的重量(g)，计算出用于评价充电特性的每单位重量的充电容量(mah/g)。
[0349]
接着，通过在相同环境中使充电状态的二次电池放电，测定第二个循环的放电容量(mah)。由此，基于负极活性物质的重量(g)，计算出用于评价放电特性的每单位重量的放电容量(mah/g)。
[0350]
接着，在相同环境中，反复对二次电池进行充放电，直至充放电循环数达到100个循环，由此测定第100个循环的放电容量(mah)。最后，为了评价循环特性，计算出容量维持率(％)＝(第100个循环的放电容量(mah)/第2个循环的放电容量(mah))
×
100。
[0351]
在充电时，以0.1c的电流进行恒流充电直至电压达到4.20v，然后以该4.20v的电压进行恒压充电直至电流达到0.05c。在放电时，以0.1c的电流进行恒流放电直至电压达到2.50v。0.1c是指将电池容量(理论容量)在10小时内放完电的电流值，0.05c是指将上述电池容量在20小时内放完电的电流值。
[0352]
[考察]
[0353]
由表1以及表2可知，二次电池的电池特性根据负极活性物质的组成以及物性而大幅变动。
[0354]
具体而言，在负极活性物质的组成满足以下构成条件，并且分别使用了xps以及拉曼分光法的负极活性物质的分析结果(si2p的xps光谱以及拉曼光谱)满足以下物性条件的情况下(实验例1等)，与不满足该构成条件以及物性条件的情况(实验例3等)相比，不依赖于碳源的种类，在可以确保高充电容量以及高放电容量的同时，可以得到较高的容量维持率。
[0355]
与负极活性物质的组成相关的构成条件：
[0356]
负极活性物质包含硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素，所有构成元素(不包括氧以及碳。)中的各构成元素的含量为：硅为60原子％～98原子％，第一元素为1原子％～25原子％，第二元素为1原子％～34原子％，第三元素为0原子％～6原子％。
[0357]
与负极活性物质的分析结果相关的物性条件：
[0358]
在使用xps测定的xps光谱(si2p)中，检测出具有图2所示的顶点xat以及肩部xas的峰xa(顶点xat的位置在结合能为102ev～105ev的范围内)。另外，在使用拉曼分光法测定的拉曼光谱中，检测出具有图3所示的顶点rat的峰ra(顶点rat的位置在拉曼位移为435cm-1
～465cm-1
的范围内)。
[0359]
特别是，在负极活性物质的组成满足上述的构成条件并且该负极活性物质的分析结果满足上述物性条件的情况下，当半值宽度为4.0ev以上或者面积比s2/s1为0.85以上时，可以得到充分的充电容量以及充分的放电容量，并且可以得到较高的容量维持率。
[0360]
需要说明的是，在负极活性物质的组成满足上述构成条件，并且该负极活性物质的分析结果满足上述物性条件的情况下，与使用了现有的其它负极活性物质(sio)的情况(实验例16)相比，可以得到大致同等的性能。
[0361]
具体而言，在使用了满足上述的构成条件以及物性条件的负极活性物质的情况下，与使用了其它负极活性物质的情况相比，充电容量以及放电容量分别减少。然而，充电容量以及放电容量分别在可容许的范围内变得足够高。
[0362]
而且，在使用了满足上述的构成条件以及物性条件的负极活性物质的情况下，与使用了其它负极活性物质的情况相比，容量维持率大幅增加。
[0363]
因此，在使用了满足上述的构成条件以及物性条件的负极活性物质的情况下，与使用了其它负极活性物质的情况相比，在分别确保充电容量以及放电容量的同时，容量维持率得到显著改善。
[0364]
[总结]
[0365]
根据表1以及表2所示的结果，当负极活性物质的组成满足上述构成条件，并且该负极活性物质的分析结果满足上述的物性条件时，得到了优异的充电特性以及优异的放电特性，并且还得到了优异的循环特性。由此，在二次电池中得到了优异的电池特性。
[0366]
以上列举一个实施方式以及实施例对本技术进行了说明，但该本技术的构成并不限制于一个实施方式以及实施例中说明的构成，因此能够进行各种变形。
[0367]
具体而言，对使用液状的电解质(电解液)以及凝胶状的电解质(电解质层)的情况进行了说明，但该电解质的种类没有特别限制，因此也可以使用固体状的电解质(固体电解
质)。
[0368]
另外，对二次电池的电池结构为层压膜型、圆筒型以及硬币型的情况进行了说明，但该电池结构没有特别限制，因此也可以是方型以及纽扣型等其它电池结构。
[0369]
另外，对电池元件的元件结构为卷绕型以及层叠型的情况进行了说明，但该电池元件的元件结构没有特别限制，因此可以采用电极(正极以及负极)被折叠成z字形的曲折叠型的其它元件结构。
[0370]
此外，对电极反应物质是锂的情况进行了说明，但该电极反应物质没有特别限制。具体而言，如上所述，电极反应物质可以是钠以及钾等其它碱金属，也可以是铍、镁以及钙等碱土金属。此外，电极反应物质也可以是铝等其它轻金属。
[0371]
本说明书中记载的效果仅是例示，因此本技术的效果并不限制于本说明书中记载的效果。由此，本技术也可以得到其它效果。