含硅材料、以及非水电解质二次电池用负极及非水电解质二次电池以及它们的制造方法技术

本发明专利技术是一种含硅材料，其可以掺杂锂以及使锂脱掺杂，并且，当使用三极单元进行充放电，所述三极单元是采用以所述含硅材料作为活性物质的工作电极、由金属锂构成的参考电极、由金属锂构成的对电极、以及锂离子导电性电解质而构成，并且，以所述参考电极为基准，在测定所述工作电极的电位与充放电容量的关系的情况下，当使电流往使锂由所述含硅材料脱掺杂的方向流通而进行放电时，相对于从满充电状态至电位为2000mV的状态为止所放电的容量，从满充电状态至电位为400mV的状态为止所放电的容量的比率是38％以上。由此，能够提供一种含硅材料，其能够制造循环性高的非水电解质二次电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种含硅材料，并且涉及一种非水电解质二次电池用负极及非水电解质二次电池以及它们的制造方法。
技术介绍
近年来，随着便携式电子设备、通信设备等的显著发展，从经济性与设备的小型化、轻量化的观点考虑，迫切期待一种高能量密度的二次电池。以往，作为实现这种二次电池的高容量化的方法，已知例如下述等方法：在负极材料中使用V、Si、B、Zr、Sn等氧化物及这些元素的复合氧化物(例如，参考专利文献1、专利文献2)；应用经过熔融淬冷的金属氧化物作为负极材料(例如，参考专利文献3)；在负极材料中使用氧化硅(例如，参考专利文献4)；在负极材料中使用Si2N2O以及Ge2N2O(例如，参考专利文献5)。但是，在所述以往的方法下，虽然充放电容量上升、能量密度提高，但循环性不足，或仍不完全满足市场所要求的特性，因而并不能令人满意，期待能量密度得到进一步提高。尤其，在专利文献4中，虽然使用氧化硅作为锂离子二次电池负极材料，而获得了高容量的电极，但是仍然存在以下的问题而有改良的余地：首次充放电时的不可逆容量大、或循环性没有达到实用等级。因此，像专利文献6及专利文献7中所显示的那样，一直在对首次效率以及循环性作出改善。但是，例如，将二次电池使用在电动汽车中的情况下，要求有10年以上的寿命，所以进一步改善循环性成为重要的课题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-174818号公报；专利文献2：日本特开平6-60867号公报；专利文献3：日本特开平10-294112号公报；专利文献4：日本专利第2997741号公报；专利文献5：日本特开平11-102705号公报；专利文献6：日本专利第3952180号公报；专利文献7：日本专利第4081676号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是有基于所述情况而完成，本专利技术的目的在于，提供一种含硅材料，所述含硅材料可制造循环性高的非水电解质二次电池。另外，本专利技术的目的在于，提供一种非水电解质二次电池用负极及非水电解质二次电池以及它们的制造方法，所述非水电解质二次电池用负极以及非水电解质二次电池使用了这种含硅材料。解决课题的技术手段为了解决所述课题，本专利技术提供一种含硅材料，其可以掺杂锂以及使锂脱掺杂，并且，当使用三极单元进行充放电，所述三极单元是采用以所述含硅材料作为活性物质的工作电极、由金属锂构成的参考电极、由金属锂构成的对电极、以及锂离子导电性电解质而构成，并且，以所述参考电极为基准，在测定所述工作电极的电位与充放电容量的关系的情况下，当使电流往使锂由所述含硅材料脱掺杂的方向流通而进行放电时，相对于从满充电状态至电位为2000mV的状态为止所放电的容量，从满充电状态至电位为400mV的状态为止所放电的容量的比率是38％以上。满足这样的放电容量的规定的含硅材料，通过用作非水电解质二次电池的负极材料，能够制造成一种具有优异的循环性的非水电解质二次电池的负极材料。本专利技术的含硅材料，优选的是硅复合物，所述硅复合物具有下述结构：硅的微晶或微粒子，分散在与所述微晶或微粒子的组成不同的物质中。此时，更优选的是，所述与硅的微晶或微粒子组成不同的物质是硅系化合物。另外，特别优选的是，所述含硅材料是以通式SiOx(0.9≤x＜1.6)表示的氧化硅及其歧化物。通过使用如上所述的含硅材料，能够实现进一步的高容量化。另外，优选的是在所述含硅材料的表面施有导电性物质的皮膜。此时，所述导电性物质的皮膜优选是以碳作为主体的皮膜。通过在含硅材料的表面，形成这样的导电性物质的皮膜，特别是含碳的皮膜，能够获得集电性能得到提高的结构。进一步，此时，施有所述导电性物质的皮膜而成的含硅材料，优选的是，包含已混合了所述含硅材料的粒子与所述导电性物质而成的二次粒子。像这样地，施有导电性物质的皮膜而成的含硅材料，通过包含已混合了含硅材料的粒子与导电性物质而成的二次粒子(含硅材料粒子与导电性物质的复合粒子)，含硅粒子彼此的集电性提高，而获得良好的充放电特性。另外，优选的是，所述含硅材料含有锂。通过像这样地在含硅材料中掺杂锂，能够降低将含硅材料用于负极时的初始不可逆容量。另外，本专利技术提供一种非水电解质二次电池用负极，其特征在于，将所述任一含硅材料作为负极活性物质。另外，本专利技术提供一种非水电解质二次电池用负极，其特征在于，将所述任一含硅材料、以及碳作为负极活性物质。像这样的使用本专利技术的含硅材料作为活性物质的负极，可以认为是具有良好的循环性的非水电解质二次电池用负极。另外，本专利技术提供一种非水电解质二次电池，其具备正极、负极以及锂离子导电性电解质，所述正极和负极可以吸收以及释出锂离子，其特征在于，具备所述任一非水电解质二次电池用负极作为所述负极。只要是具备使用本专利技术的含硅材料作为活性物质的负极的非水电解质二次电池，就可以认为是一种具有良好的循环性的非水电解质二次电池。另外，本专利技术提供一种非水电解质二次电池用负极的制造方法，所述非水电解质二次电池用负极使用含硅材料作为负极活性物质，所述含硅材料可以掺杂锂以及使锂脱掺杂，所述制造方法的特征在于，具有以下步骤：选择如下的含硅材料作为所述含硅材料的步骤，即，当使用三极单元进行充放电，所述三极单元是采用以所述含硅材料作为活性物质的工作电极、由金属锂构成的参考电极、由金属锂构成的对电极、以及锂离子导电性电解质而构成，并且，以所述参考电极为基准，在测定所述工作电极的电位与充放电容量的关系的情况下，当使电流往使锂由所述含硅材料脱掺杂的方向流通而进行放电时，相对于从满充电状态至电位为2000mV的状态为止所放电的容量，从满充电状态至电位为400mV的状态为止所放电的容量的比率是38％以上；以及，使用所述所选择的含硅材料作为负极活性物质，来制造非水电解质二次电池用负极。像这样地，通过选择满足上述放电容量比率的规定的含硅材料，并使用所选择的含硅材料作为负极活性物质制造负极，能够制造具有优异的循环性的非水电解质二次电池用负极。另外，本专利技术提供一种非水电解质二次电池的制造方法，所述非水电解质二次电池具备正极和负极、以及锂离子导电性电解质，所述正极和负极可吸收以及释出锂离子，其特征在于，作为所述负极，使用的是利用上述的非水电解质二次电池用负极的制造方法制造的负极。像这样地，通过使用上述负极制造非水电解质二次电池，能够制造一种具有优异的循环性的非水电解质二次电池。专利技术的效果通过将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硅材料，其可以掺杂锂以及使锂脱掺杂，所述含硅材料的特征在于，当使用三极单元进行充放电，所述三极单元是采用以所述含硅材料作为活性物质的工作电极、由金属锂构成的参考电极、由金属锂构成的对电极、以及锂离子导电性电解质而构成，并且，以所述参考电极为基准，在测定所述工作电极的电位与充放电容量的关系的情况下，当使电流往使锂由所述含硅材料脱掺杂的方向流通而进行放电时，相对于从满充电状态至电位为2000mV的状态为止所放电的容量，从满充电状态至电位为400mV的状态为止所放电的容量的比率是38％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.03 JP 2013-2080621.一种含硅材料，其可以掺杂锂以及使锂脱掺杂，所述含硅材料的特征在于，
当使用三极单元进行充放电，所述三极单元是采用以所述含硅材料作为活性物质的工
作电极、由金属锂构成的参考电极、由金属锂构成的对电极、以及锂离子导电性电解质而构
成，并且，以所述参考电极为基准，在测定所述工作电极的电位与充放电容量的关系的情况
下，当使电流往使锂由所述含硅材料脱掺杂的方向流通而进行放电时，相对于从满充电状
态至电位为2000mV的状态为止所放电的容量，从满充电状态至电位为400mV的状态为止所
放电的容量的比率是38％以上。
2.根据权利要求1所述的含硅材料，其中，所述含硅材料是硅复合物，并且具有下述结
构：硅的微晶或微粒子，分散在与所述微晶或微粒子的组成不同的物质中。
3.根据权利要求2所述的含硅材料，其中，所述与硅的微晶或微粒子组成不同的物质，
是硅系化合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的含硅材料，其中，所述含硅材料，是以通式SiOx表
示的氧化硅及其歧化物，并且，0.9≤x＜1.6。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的含硅材料，其中，在所述含硅材料的表面施有导
电性物质的皮膜。
6.根据权利要求5所述的含硅材料，其中，所述导电性物质的皮膜是以碳作为主体的皮
膜。
7.根据权利要求5或6所述的含硅材料，其中，施有所述导电性物质的皮膜而成的含硅
材料，包含已混合了所述含硅材料的粒子与所述导电性物质而成的二次粒子。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的含硅材料，其中，所述含硅材料含有锂。
9.一种非水电解质二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉川博树，加茂博道，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP