负极活性物质、使用该负极活性物质的负极、以及锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种高倍率下的放电容量足够高的锂离子二次电池用负极活性物质。在含有硅和氧化硅的负极活性物质中，上述负极活性物质在其一次颗粒内部具有组成不同的2个相，一个相比另一个相的硅的元素浓度低，上述一个相为在上述一次颗粒的截面中形成网状结构的纤维状的相。通过使用上述负极活性物质，从而可以充分提高高倍率下的放电容量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及负极活性物质、使用该负极活性物质的负极以及锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池与镍镉电池、镍氢电池等相比轻量并且高容量，因此，被作为便携电子设备用电源广泛应用。另外，也成为混合动力汽车或电动车用搭载电源的有力的候补。并且伴随近年来的便携电子设备的小型化、高功能化，期待成为这些电源的锂离子二次电池进一步高容量化。锂离子二次电池的容量主要依赖于电极的活性物质。在负极活性物质中通常利用石墨，不过为了应对上述要求需要使用更高容量的负极活性物质。因此，具有远比石墨的理论容量(372mAh/g)大的理论容量(4210mAh/g)的金属硅(Si)备受关注。在利用了这样的金属硅的负极活性物质的例子中，有硅和氧化硅的混合物。硅和氧化硅的混合物中，由于氧化硅缓和由硅的充放电时的膨胀收缩所导致的应力，因此，与硅相比循环特性优异。另一方面，硅和氧化硅的混合物中，缺乏导电性，并且对于电池容量放电时，电流密度高的情况下的放电容量显著降低，因此，为了作为上述的混合动力汽车、电动车用的电源使用，高倍率下的放电容量的提高成为必须克服的技术问题。为了减少高倍率下的放电容量降低，提出有通过用包覆活性物质的表面，从而提高负极活性物质的导电性，并且增加高倍率下的放电容量的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-15101号公报专利文献2：日本特开2004-55505号公报
技术实现思路
专利技术想要解决的技术问题然而，在上述专利文献1和2中记载的方法中，由于负极活性物质本身没有改善，因此本质上没有改善，不充分。本专利技术是鉴于上述现有技术中具有的问题完成的专利技术，目的在于提供一种即便在高倍率下也具由充分高的放电容量的负极活性物质、使用该负极活性物质的负极以及锂离子二次电池。解决技术问题的手段本专利技术所涉及的负极活性物质特征在于，在含有硅和氧化硅的负极活性物质中，负极活性物质在其一次颗粒内部具有组成不同的2个相，一个相比另一个相的硅的元素浓度高，一个相为在一次颗粒的截面中形成网状结构的纤维状的相。通过这样的负极活性物质的结构，即便在高倍率下也能够维持足够高的放电容量。本专利技术所涉及的负极活性物质，优选一个相和另一个相都是非晶质。这样，高倍率下的放电容量显著增加。本专利技术所涉及的负极活性物质优选在一次颗粒截面中，每单位面积的形成网状结构的纤维状的相的面积比率为5.8％以上且30.1％以下。这样，进一步增加高倍率下的放电容量。本专利技术所涉及的负极活性物质优选在一次颗粒的截面中观察的形成网状结构的纤维状的相的宽度为0.29nm以上且9.27nm以下。这样，高倍率下的放电容量显著增加。本专利技术所涉及的负极活性物质中，形成网状结构的纤维状的相具有互相交叉的交点，其交点之间的平均距离优选为4.5nm以上且72.2nm以下。这样，即便在高倍率下也能得到充分高的放电容量。本专利技术所涉及的负极活性物质中另一个相优选含有LixSiOy(2≤x≤4，3≤y≤4)所表示的化合物。这样，高倍率下的放电容量显著增加。本专利技术所涉及的负极活性物质通过做成由在集电体上含有粘结剂和上述负极活性物而构成的负极从而可以得到即便在高倍率下放电容量也高的负极。本专利技术所涉及的负极活性物质通过做成具有正极、上述负极、配置于正极和负极之间的隔膜以及电解液的锂离子二次电池，从而可以得到即便在高倍率下放电容量也高的电池。专利技术的效果通过本专利技术，可以提供即便在高倍率下也具有充分高的放电容量的负极活性物质、使用该负极活性物质的负极以及锂离子二次电池。附图说明【图1】是本实施方式所涉及的锂离子二次电池的示意截面图。【图2】是负极活性物质的STEM观察图像。【图3】是负极活性物质的截面的示意图。10正极；12正极集电体；14正极活性物质层；18隔膜；20负极；22负极集电体；24负极活性物质层；30叠层体；50箱体；52金属箔；54高分子膜；60、62导线；100锂离子二次电池；201纤维状的相的宽度；202交点间的距离。具体实施方式以下根据具体情况参照附图针对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。另外，在附图中，对相同或者相当部分附以相同符号，并且省略重复的说明。另外，附图的尺寸比例不限于图示的比例。(锂离子二次电池)图1是表示本实施方式所涉及的锂离子二次电池的示意截面图。正如图1所示，锂离子二次电池100具备：叠层体30和含有锂离子的电解液，其中叠层体30具有正极10、与正极10相对的负极20、夹在正极10和负极20之间并分别与正极10的主面以及负极20的主面接触的隔膜18。锂离子二次电池100主要具备叠层体30、以密封状态收纳叠层体30的箱体50、以及接续于叠层体30的一对导线60、62。正极10具有正极集电体12、形成于正极集电体12上的正极活性物质层14。另外，负极20具有负极集电体22和形成于负极集电体22上的负极活性物质层24。隔膜18位于负极活性物质层24和正极活性物质层14之间。箱体50例如可以利用金属层压膜(metallaminatedfilm)。(正极活性物质层)正极活性物质层14形成于正极集电体12上。正极活性物质层14至少含有下述正极活性物质和导电助剂。作为导电助剂，可以列举炭黑类等的碳材料、铜、镍、不锈钢、铁等的金属粉、碳材料以及金属粉的混合物、ITO这样的导电性氧化物。碳材料优选含有振实密度为0.03～0.09g/ml的炭黑、振实密度为0.1～0.3g/ml的炭黑。正极活性物质层可以含有粘结活性物质和导电助剂的粘结剂。正极活性物质层14通过将含有活性物质和粘结剂、溶剂、导电助剂的涂料涂布于正极集电体12上的工序而形成。(正极集电体)正极集电体12可以为导电性的板材，例如可以使用铝、铜、镍或者它们的合金的金属薄板(金属箔)。(正极活性物质)本实施方式所涉及的锂离子二次电池中作为正极活性物质可以列举如下所述的化合物。只要能够可逆地进行锂离子的吸附和释放、锂离子的脱离和插入(intercalation)、或者锂离子和该锂离子的反离子(例如，PF6-)的掺杂和脱掺杂都不特别限制，可以使用公知的活性物质。例如，可以列举钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、尖晶石型<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负极活性物质，其特征在于，是含有硅和氧化硅的负极活性物质，其中，所述负极活性物质在其一次颗粒内部具有组成不同的2种相，一个相比另一个相的硅元素浓度高，所述一个相为在所述一次颗粒的截面中形成网状结构的纤维状的相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 JP 2013-2036841.一种负极活性物质，其特征在于，
是含有硅和氧化硅的负极活性物质，其中，所述负极活性物质在
其一次颗粒内部具有组成不同的2种相，一个相比另一个相的硅元素
浓度高，所述一个相为在所述一次颗粒的截面中形成网状结构的纤维
状的相。
2.如权利要求1所述的负极活性物质，其特征在于，
所述一个相和另一个相都为非晶质。
3.如权利要求1所述的负极活性物质，其特征在于，
在所述一次颗粒的截面中，每单位面积的所述形成网状结构的纤
维状的相的面积比率为5.8％以上且30.1％以下。
4.如权利要求1所述的负极活性物质，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：池田泰大，佐野笃史，苏武正树，野岛昭信，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP