负极材料及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种能够提高锂离子二次电池的可逆容量的负极材料及其制造方法。一种锂离子二次电池用负极材料，其特征在于，包含P元素和C元素，且为无定形状态。且为无定形状态。且为无定形状态。

【技术实现步骤摘要】
负极材料及其制造方法


[0001]本公开涉及负极材料及其制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着个人计算机、摄像机和移动电话等信息关联设备和通信设备等的迅速普及，作为其电源利用的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等中，也在推进电动汽车用或混合动力汽车用的高输出且高容量的电池的开发。
[0003]以开发高容量的锂离子二次电池为目的，进行了使用磷作为负极活性物质的研究，非专利文献1中公开了使用含有黑磷作为负极活性物质的包含Li元素、P元素、S元素和C元素的负极材料的全固体电池。
[0004]现有技术文献
[0005]非专利文献1：M.Nagao等,Journal of Power Sources 196(2011)6902-6905

技术实现思路

[0006]非专利文献1中，初次放电后的充电容量为1700mAh/g左右，如果考虑将磷作为负极活性物质时的理论容量，则可以期待可逆容量的进一步提高。
[0007]本公开是鉴于上述状况而完成的，其主要目的在于提供一种能够提高锂离子二次电池的可逆容量的锂离子二次电池用负极材料及其制造方法。
[0008]在本公开中，公开一种锂离子二次电池用的负极材料，其特征在于，包含P元素和C元素，且为无定形状态。
[0009]本公开的负极材料，可以还包含Li元素和S元素中的至少一种。
[0010]本公开的负极材料，可以在采用XRD测定得到的光谱中，没有来自原料的衍射峰。
[0011]本公开的负极材料，可以包含30质量％以上的含C元素的碳材料。
[0012]在本公开中，提供一种全固体锂离子二次电池，其特征在于，具有正极层、负极层、和配置在该正极层与负极层之间的固体电解质层，
[0013]所述负极层包含所述负极材料。
[0014]在本公开中，提供一种锂离子二次电池用的负极材料的制造方法，其特征在于，具有：
[0015]准备磷材料和碳材料的准备工序、以及
[0016]将所述磷材料和所述碳材料无定形化的无定形化工序。
[0017]本公开的负极材料的制造方法，可以是：在所述准备工序中，通过混合所述磷材料和所述碳材料，准备包含所述磷材料和所述碳材料的第1原料组合物，
[0018]在所述无定形化工序中，以3.07
×
10
11
kJ
·
sec/g以上的粉碎能将所述第1原料组合物机械研磨。
[0019]本公开的负极材料的制造方法，可以是：在所述准备工序中，进一步准备选自锂材料、硫材料和锂硫材料中的至少一种，
[0020]在所述无定形化工序中，使所述磷材料、所述碳材料以及选自所述锂材料、所述硫材料和所述锂硫材料中的至少一种无定形化。
[0021]本公开的负极材料的制造方法，可以是：在所述准备工序中，通过混合所述磷材料、所述碳材料以及除此以外的选自所述锂材料、所述硫材料和所述锂硫材料中的至少一种，准备包含所述磷材料、所述碳材料以及除此以外的选自所述锂材料、所述硫材料和所述锂硫材料中的至少一种的第2原料组合物，
[0022]在所述无定形化工序中，以3.07
×
10
11
kJ
·
sec/g以上的粉碎能将所述第2原料组合物机械研磨。
[0023]本公开可以提供一种能够提高锂离子二次电池的可逆容量的负极材料及其制造方法。
附图说明
[0024]图1是表示本公开中使用的全固体锂离子二次电池的一例的截面示意图。
[0025]图2是表示实施例2的负极材料、比较例2的负极材料、黑磷、红磷、作为锂硫材料的75(0.75Li2S
·
0.25P2S5)
·
10LiI
·
15LiBr和乙炔黑(AB)的XRD图的图。
[0026]图3是表示实施例2的负极材料、比较例2的负极材料、黑磷、红磷、作为锂硫材料的75(0.75Li2S
·
0.25P2S5)
·
10LiI
·
15LiBr的拉曼光谱的图。
[0027]图4是实施例2的负极材料的二次电子像(SEM像)。
[0028]图5是实施例2的负极材料的背散射电子像(BF像)。
[0029]图6是比较例2的负极材料的二次电子像(SEM像)。
[0030]图7是比较例2的负极材料的背散射电子像(BF像)。
[0031]图8是实施例2的负极材料的EDS映射的结果得到的图像。
[0032]图9是比较例2的负极材料的EDS映射的结果得到的图像。
[0033]图10是表示实施例2的评价用电池的充放电曲线的图。
[0034]图11是表示比较例2的评价用电池的充放电曲线的图。
[0035]附图标记说明
[0036]11 固体电解质层
[0037]12 正极层
[0038]13 负极层
[0039]14 正极集电体
[0040]15 负极集电体
[0041]16 正极
[0042]17 负极
[0043]100 全固体锂离子二次电池
具体实施方式
[0044]A.负极材料
[0045]在本公开中，公开了一种锂离子二次电池用的负极材料，其特征在于，包含P元素和C元素，且为无定形状态。
[0046]在本公开中，原料是负极材料的原料，是指选自磷材料、碳材料、锂材料、硫材料和锂硫材料中的至少一种。
[0047]在本公开中，原料组合物是通过混合所述原料而得到的，是包括通过混合磷材料和碳材料而得到的第1原料组合物、以及混合磷材料、碳材料和选自除此之外的锂材料、硫材料和锂硫材料中的至少一种而得到的第2原料组合物的概念。
[0048]本研究者发现，通过将无定形状态且包含P元素和C元素的负极材料用于锂离子二次电池，能够提高该锂离子二次电池的可逆容量。这被认为是由于无定形状态的负极材料通过该负极材料所含的磷材料和碳材料均匀地分散，能够使负极材料中的导电通路最佳化，由此提高了锂的溶解和析出的可逆性。
[0049]1.P元素
[0050]负极材料包含P元素。
[0051]所述P元素来源于作为原料的磷材料。磷材料只要是包含P元素的材料就没有特别限定，可举例如磷的单质等。作为磷的单质，可以是选自白磷(黄磷)、红磷、紫磷和黑磷中的至少一种的同素异形体。
[0052]在本公开中，磷材料作为负极活性物质发挥作用。
[0053]负极材料所含的磷材料量没有特别限定，只要根据目标电池性能适当确定即可。例如，将负极材料的总质量设为100质量％时，可以含有10质量％以上且80质量％以下。下限可以是15质量％以上，可以是20质量％以上，也可以是25质量％以上。上限可以是70质量％以下，也可以是60质量％以下。如果磷材料的含量过多，则锂离子二次电池的负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池用的负极材料，其特征在于，包含P元素和C元素，且为无定形状态。2.根据权利要求1所述的负极材料，还包含Li元素和S元素中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的负极材料，在采用XRD测定得到的光谱中，没有来自原料的衍射峰。4.根据权利要求1～3中任一项所述的负极材料，包含30质量％以上的含C元素的碳材料。5.一种全固体锂离子二次电池，其特征在于，具有正极层、负极层、和配置在该正极层与负极层之间的固体电解质层，所述负极层包含权利要求1～4中任一项所述的负极材料。6.一种锂离子二次电池用的负极材料的制造方法，其特征在于，具有：准备磷材料和碳材料的准备工序、以及将所述磷材料和所述碳材料无定形化的无定形化工序。7.根据权利要求6所述的锂离子二次电池用的负极材料的制造方法，在所述准备工序中，通过混合所述磷材料和所述碳材料，准备包含所述磷材料和所述碳材料的第1原料组合物，在所述无定形化工序中，以3.07
×
...

【专利技术属性】
技术研发人员：由井悠基，山村英行，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：