负极活性物质、负极活性物质的制造方法和电池技术

本公开的主要目的是提供一种与充电相伴的膨胀量小的负极活性物质。本公开中通过提供一种负极活性物质来解决上述课题，所述负极活性物质用于电池，所述负极活性物质是含有Si纤维的无纺布状的粒子，所述负极活性物质的平均粒径(D50)为0.2μm以上且3.6μm以下，所述负极活性物质为非晶质。极活性物质为非晶质。极活性物质为非晶质。

【技术实现步骤摘要】
负极活性物质、负极活性物质的制造方法和电池


[0001]本公开涉及负极活性物质、负极活性物质的制造方法和电池。

技术介绍

[0002]近年来，电池的开发正在积极进行。例如，在汽车产业，进行着电动汽车或混合动力汽车所使用的电池和电池所使用的活性物质的开发。
[0003]例如，作为全固体电池的负极层所使用的负极活性物质，已知Si系活性物质。例如，专利文献1公开了使用Si和碳的复合粒子作为负极活性物质的全固体电池。专利文献2和专利文献3公开了使用多孔硅作为负极活性物质。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献1：日本特开2017-054720号公报
[0006]专利文献2：日本特开2013-008487号公报
[0007]专利文献3：日本特开2013-203626号公报

技术实现思路

[0008]作为负极活性物质，需求与充电相伴的膨胀量小。本公开是鉴于上述情况而完成的，主要目的是提供一种与充电相伴的膨胀量小的负极活性物质。
[0009]为解决上述课题，本公开提供一种负极活性物质，是用于电池的负极活性物质，上述负极活性物质是含有Si纤维的无纺布状的粒子，上述负极活性物质的平均粒径(D
50
)为0.2μm以上且3.6μm以下，上述负极活性物质为非晶质。
[0010]根据本公开，由于负极活性物质是含有Si纤维的无纺布状的粒子，因此能够得到与充电相伴的膨胀量小的负极活性物质。
[0011]上述公开中，可以设为：在使用CuKα线的XRD测定中，观察不到峰位置位于2θ＝28.4
°±
0.5
°
并且来自于Si的峰a。
[0012]上述公开中，可以设为：在使用CuKα线的XRD测定中，观察到峰位置位于2θ＝28.4
°±
0.5
°
并且来自于Si的峰a，观察到峰位置位于2θ＝24.0
°
～32.0
°
并且半值宽度为3
°
以上的峰b，在将所述峰a的强度设为Ia，并将所述峰b的强度设为Ib的情况下，XRD强度比(Ia/Ib)为3.80以下。
[0013]上述公开中，可以设为：在使用CuKα线的XRD测定中，观察不到峰位置位于2θ＝20.8
°±
0.5
°
并且来自于SiO2的峰c。
[0014]上述公开中，可以设为：观察不到峰位置位于2θ＝20
°
～30
°
并且来自于硅酸锂的峰d。
[0015]上述公开中，可以设为：上述Si纤维的平均直径为8nm以上且70nm以下。
[0016]上述公开中，可以设为：上述Si纤维的纵横比(平均长度/平均直径)为1以上且50以下。
[0017]另外，本公开提供一种负极活性物质的制造方法，其具有分散工序和Li提取工序，
上述分散工序中，向含有Si元素和Li元素的LiSi前体添加分散介质，得到LiSi前体分散液，上述Li提取工序中，向上述LiSi前体分散液添加Li提取溶剂，从上述LiSi前体中提取上述Li元素，得到含有Si纤维的无纺布状的粒子，上述分散介质的相对介电常数为3.08以下。
[0018]根据本公开，通过在分散工序后进行Li提取工序，能够制造作为含有Si纤维的无纺布状的粒子的负极活性物质。
[0019]上述公开中，可以设为：上述分散介质是正丁基醚、1,3,5-三甲苯和正庚烷中的至少一种。
[0020]上述公开中，可以设为：上述Li提取溶剂是乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-己醇和乙酸中的至少一种。
[0021]上述公开中，可以设为：在上述Li提取工序之后，具有用酸清洗所述无纺布状的粒子的清洗工序。
[0022]另外，本公开提供一种电池，其具有正极活性物质层、负极活性物质层以及形成于上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的电解质层，上述负极活性物质层含有上述的负极活性物质。
[0023]根据本公开，通过负极活性物质层含有上述的负极活性物质，能够得到束缚压力降低的电池。
[0024]本公开中的负极活性物质发挥与充电相伴的膨胀量小的效果。
附图说明
[0025]图1是表示本公开中的负极活性物质的制造方法的一例的流程图。
[0026]图2是表示本公开中的电池的一例的概略截面图。
[0027]图3是实施例1中的负极活性物质的XRD测定的结果。
[0028]图4是实施例1～2和比较例1中的负极活性物质的TEM图像。
[0029]图5是比较例1中的负极活性物质的SEM图像。
[0030]图6是实施例8～10中的负极活性物质的XRD测定的结果。
[0031]附图标记说明
[0032]1…
正极活性物质层
[0033]2…
负极活性物质层
[0034]3…
电解质层
[0035]4…
正极集电体
[0036]5…
负极集电体
[0037]10
…
电池
具体实施方式
[0038]以下，对本公开中的负极活性物质、负极活性物质的制造方法和电池进行详细说明。
[0039]A.负极活性物质
[0040]本公开中的负极活性物质是用于电池的负极活性物质，上述负极活性物质是含有Si纤维的无纺布状的粒子，上述负极活性物质的平均粒径(D
50
)为0.2μm以上且3.6μm以下，
上述负极活性物质为非晶质。
[0041]根据本公开，负极活性物质是含有Si纤维的无纺布状的粒子，因此能够得到与充电相伴的膨胀量小的负极活性物质。例如上述专利文献1～3，已知使用高容量的Si粒子作为负极活性物质。但是，在使用Si粒子作为负极活性物质的情况下，与充电相伴的膨胀量会增大。对此，专利文献1中，通过负极活性物质的粒径的调整以及使负极(负极活性物质层)具有预定的孔隙来抑制膨胀。另外，专利文献2和3中，通过使负极活性物质粒子为多孔质来抑制膨胀。但是，在膨胀降低方面仍有进一步改善的空间。对此，本专利技术人反复进行认真研究，结果发现采用预定的方法可得到Si纤维三维缠绕而成的无纺布状的负极活性物质。专利文献2和3记载的多孔质的负极活性物质粒子，是后述的比较例1的显微镜图像中所示的形状，以往并不知道本公开这样的形状的负极活性物质。另外，本专利技术人发现这样的负极活性物质在充电时膨胀量得到进一步降低。
[0042]另外，本公开中的负极活性物质为非晶质。非晶质也就是低结晶硅，与结晶硅相比，Si-Si的键合距离变长，因此如果负极活性物质为非晶质，则能够进一步抑制离子插入时(充电时)的膨胀。
[0043]另外，本公开中的负极活性物质具有预定的平均粒径(D
50
)。在将平均粒径大的负极活性物质用于负极活性物质层的情况下，离子会优先插入粒径大的负极活性物质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极活性物质，是用于电池的负极活性物质，所述负极活性物质是含有Si纤维的无纺布状的粒子，所述负极活性物质的平均粒径D
50
为0.2μm以上且3.6μm以下，所述负极活性物质为非晶质。2.根据权利要求1所述的负极活性物质，在使用CuKα线的XRD测定中，观察不到峰位置位于2θ＝28.4
°±
0.5
°
并且来自于Si的峰a。3.根据权利要求1所述的负极活性物质，在使用CuKα线的XRD测定中，观察到峰位置位于2θ＝28.4
°±
0.5
°
并且来自于Si的峰a，观察到峰位置位于2θ＝24.0
°
～32.0
°
并且半值宽度为3
°
以上的峰b，在将所述峰a的强度设为Ia，并将所述峰b的强度设为Ib的情况下，XRD强度比Ia/Ib为3.80以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的负极活性物质，在使用CuKα线的XRD测定中，观察不到峰位置位于2θ＝20.8
°±
0.5
°
并且来自于SiO2的峰c。5.根据权利要求1～4中任一项所述的负极活性物质，在使用CuKα线的XRD测定中，观察不到峰位置位于2θ＝20...

【专利技术属性】
技术研发人员：内山贵之，若杉悟志，增冈志寿香，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：