锂离子电池用负极活性物质的制作方法

本发明涉及锂离子电池用负极活性物质。

背景技术：

1、锂离子电池具有高容量、高电压且能够小型化的优点，被广泛用作便携电话、笔记本电脑等的电源。另外，近年来，作为电动汽车、混合动力汽车等的电力用途的电源而备受期待，其开发正在活跃地进行。

2、在该锂离子电池中，锂离子(以下称为li离子)在正极与负极之间移动而进行充电和放电，在负极侧充电时在负极活性物质中吸藏li离子，在放电时从负极活性物质中释放li离子。

3、以往，通常使用钴酸锂(licoo2)作为正极侧的活性物质，另外，广泛使用黑铅作为负极活性物质。然而，负极活性物质的黑铅的理论容量仅为372mah/g，希望进一步高容量化。因此，最近，作为碳系负极活性物质的替代材料，可以期待高容量化的si等金属材料(si的理论容量为4198mah/g)被积极地研究。

4、但是，由于si通过与li的合金化反应进行li离子的吸藏，因此伴随着li离子的吸藏/释放而产生大的体积膨胀/收缩。因此，在由si单独构成负极活性物质的情况下，由于其膨胀/收缩应力，si的粒子破裂或从集电体剥离，反复充放电时的容量维持特性即循环特性劣化。

5、为了改善这种循环特性的劣化，提出了在使用si的负极活性物质中使si合金化的方案。例如，如下述专利文献1所记载的那样，已知与si一起设置si-zr化合物相作为si化合物相。si-zr化合物相对于抑制si的膨胀从而提高循环特性是有效的。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开2017-224499号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、如上所述，si-zr化合物相对于提高循环特性是有效的，但是作为锂离子电池所要求的特性，除了循环特性以外，还有初始库仑效率、放电倍率特性等，关于提高考虑了这些多个特性的综合电池特性还有改善的余地。

3、本发明以上述情况为背景，其目的在于提供一种能够提高考虑了循环特性、初始库仑效率及放电倍率特性的综合电池特性的锂离子电池用负极活性物质。

4、用于解决课题的手段

5、而且，本实施方式涉及的锂离子电池用负极活性物质的特征在于，包含si相、si-zr化合物相、si-x化合物相以及sn-cu化合物相而构成，所述元素x是选自由fe、ni、co、mn、ti、v以及cr组成的组中的1种以上的元素，

6、所述sn-cu化合物相在整体中所占的比例为0.1～18质量％，所述si相在整体中所占的比例为10～90质量％。

7、如上所述，在本实施方式涉及的锂离子电池用负极活性物质中，含有2种以上的si化合物相。其中之一是si-zr化合物相。si-zr化合物相具有抑制si相的膨胀、提高反复充放电时的容量维持特性即循环特性的效果。

8、但是，在仅由si-zr化合物构成si化合物相的情况下，难以提高初始库仑效率和放电倍率特性，因此在本实施方式中，作为si化合物相，除了si-zr化合物相以外还包含si-x化合物相。这里，元素x是选自由fe、ni、co、mn、ti、v以及cr组成的组中的1种以上的元素。

9、由于si-x化合物在li吸藏性和传导性等方面具有与si-zr化合物不同的特性，因此通过以进一步包含si-x化合物相作为si化合物相的方式构成，可以提高考虑了循环特性、初始库仑效率以及放电倍率特性的综合电池特性。

10、这里，为了提高si-x化合物相所带来的电池特性改善的效果，优选将由[zr]/([zr]+[x])表示(其中，[]表示[]内元素的含量at％)的zr的比例设为1～30％。

技术特征：

1.一种锂离子电池用负极活性物质，特征在于，包含si相、si-zr化合物相、si-x化合物相以及sn-cu化合物相而构成，所述元素x是选自由fe、ni、co、mn、ti、v以及cr组成的组中的1种以上的元素，

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用负极活性物质，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用负极活性物质，其特征在于，

技术总结
本发明涉及一种锂离子电池用负极活性物质，包含Si相、Si‑Zr化合物相、Si‑X化合物相以及Sn‑Cu化合物相而构成，所述元素X是选自由Fe、Ni、Co、Mn、Ti、V以及Cr组成的组中的1种以上的元素，所述Sn‑Cu化合物相在整体中所占的比例为0.1～18质量％，所述Si相在整体中所占的比例为10～90质量％。

技术研发人员：木村优太,南和希
受保护的技术使用者：大同特殊钢株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25