钠离子二次电池用负极活性物质

本发明涉及一种例如用于便携式电子设备及电动汽车等的钠离子二次电池用负极活性物质。

背景技术：

1、近年来，随着便携式电子设备和电动汽车等的普及，锂离子二次电池的开发变得越发活跃。然而，由于锂离子二次电池中所使用的li资源有枯竭的风险，因此，作为解决方案，人们一直在研究将li离子替换为na离子的钠离子二次电池。

2、由于金属bi通过与钠的合金化后可以具有高达385mahg的理论容量，因此作为钠离子二次电池中有前途的候选负极材料而为人所知(例如参见专利文献1)。伴随着充放电，金属bi发生bi+3na++3e-←→bina3这样的可逆反应。在此，由于随着充放电过程中的合金化，金属bi的体积变化高达2.4倍，因此出现了伴随着电极破坏而产生的容量降低的问题。作为减缓充放电过程中体积变化的方法，提出有一种使金属bi在玻璃基质中析出的方法(例如参照专利文献2和非专利文献1)。

3、在先技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2015-198000号公报

6、专利文献2：日本特开2020-077615号公报

7、非专利文献

8、非专利文献1：y.omori等，journal of the ceramic society of japan(《日本陶瓷学会会志》),126,820-825(2018)

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、在使金属bi析出形成的结晶化玻璃中，玻璃基质中所含的sio2、p2o5和b2o3等非晶组分起到减缓bi组分的膨胀收缩的缓冲材料的作用。然而，由于初次充电时na离子被吸蓄在这些非晶组分中，因此存在着容易成为初始不可逆容量的原因的问题。

3、本发明即是鉴于上述状况而做出的发明，其目的在于提供一种初始不可逆容量低的钠离子二次电池用负极活性物质。

4、用于解决课题的技术方案

5、本发明的钠离子二次电池用负极活性物质的特征在于：包含结晶化玻璃，该结晶化玻璃通过金属bi在含有选自fe2o3和cuo中的至少1种以及sio2的基质中析出而成。

6、本发明的钠离子二次电池用负极活性物质在基质中含有选自fe2o3和cuo中的至少1种。由于fe2o3和cuo本身起到吸蓄和释放na离子及电子的活性物质的功能，因此能够抑制因基质的na离子吸蓄导致的初始不可逆容量，结果就能够提高初始充放电效率。而且，fe2o3和cuo是作为网络形成氧化物发挥功能并促进非晶化的组分。因此，fe2o3和cuo就能够作为减缓bi组分的膨胀和收缩的组分发挥功能，改善循环特性。而且，由于fe2o3有助于在fe离子间使电子按照fe2+-o-fe3+←→fe3+-o-fe2+的方式在fe离子上跳跃的同时，辅助金属bi的伴随着na离子吸蓄释放的电子转移，因此具有提高氧化物基质组分的导电性的功能。另外，cuo具有在充电时通过吸蓄na离子和电子形成金属cu，提高氧化物基质组分的导电性的功能。这样也提高了快速充放电性能。

7、本发明的钠离子二次电池用负极活性物质优选为以氧化物换算的摩尔％计，含有30～90％的bi2o3、2～30％的sio2、4～50％的fe2o3+cuo。

8、本发明的钠离子二次电池的负极活性物质优选为基质中还析出有金属cu。

9、发明的效果

10、根据本发明，能够提供一种初始不可逆容量低的钠离子二次电池用负极活性物质。

技术特征：

1.一种钠离子二次电池用负极活性物质，其特征在于：

2.如权利要求1所述的钠离子二次电池用负极活性物质，其特征在于：

3.如权利要求1或2所述的钠离子二次电池用负极活性物质，其特征在于：

技术总结
本发明涉及一种初始不可逆容量低的钠离子二次电池用负极活性物质，其特征在于：包含结晶化玻璃，上述结晶化玻璃通过金属Bi在含有选自Fe2O3和CuO中的至少1种以及SiO2的基质中析出而成。

技术研发人员：本间刚,小田青井,山内英郎,田中步,角田启,山崎良宪
受保护的技术使用者：国立大学法人长冈技术科学大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15