阳极材料和使用该阳极材料的电池制造技术

一种阳极材料，包括：　　　　一种含锡材料，它包括金属锡（Ｓｎ）和在同一颗粒中的包含锡的金属互化物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包含锡的阳极材料和一种使用该阳极材料的电池。
技术介绍
近年来，便携电子装置，例如蜂窝电话机，摄像机/VTR(磁带录像机)组合装置，膝上型计算机等等已经广泛应用，迫切要求设备的尺寸减小和重量变轻。因此，作为设备的便携电流，旨在提高电池，特别是二次电池的能量密度的研究和开发得到有效促进。在这些电池中，锂离子二次电池具有很好的前途，因为锂离子二次电池比传统的含水电解质二次电池，即铅-酸电池或镍镉电池具有更高的能量密度。通常，作为锂离子二次电池的阳极材料，碳质材料，例如非石墨化碳，石墨等被广泛应用，因为碳质材料表现出较高的容量和极好的充-放电循环特性。不过，按照最近高容量的趋势，阳极要求具有更高的容量，这方面的研究与开发得到促进。例如，一种包含碳质材料的阳极、通过选择碳质材料和制造方法而获得较高的容量(参考日本待审专利申请公报NO.Hei8-315825)。不过，相对于锂的阳极的放电电压是0.8V到1.0V，从而当电池是用该阳极制成的时候，电池的放电电压较低。因此，在电池能量密度中的重大改进是不可能的。进一步，存在这样的缺点，充-放电曲线中的滞后现象大，每个充-放电周期中的能效率低。另一方面，作为能达到高容量的阳极材料，有一种材料，它具有通过电化学反应可逆地制造和分解某种锂金属的性能。更具体地说，例如是早已公知的Li-Al合金材料。还有，Si合金也已有报道(参考美国专利NO.4950566)。不过，这些合金的阳极材料随充电和放电而膨胀或收缩，由此导致材料粉末化，使电池的循环特性衰退。因此，为了提高充-放电循环特性，用不随锂的加入和取出而膨胀和收缩的元素代替其一部分的阳极材料被研制。例如，LiSiaOb(0≤a，0＜b＜2)(参考日本待审专利申请公报No.Hei 6-325765)，LicSi1-dMdOe(M表示除碱金属外的金属或除硅以外的准金属；0≤c，0＜d＜1，0＜e＜2)(参考日本待审专利申请公报NO.Hei 7-230800)，和Li-Ag-Te合金(参考日本待审专利申请公报NO.Hei 7-288130)已经专利技术。不过，即使使用任何这些阳极材料，因合金的膨胀和收缩而引起的循环特性的衰退也是很大的，结果不能取得更高容量的优点。再者，D.Larcher等人建议使用Cu6Sn5，它是一种金属互化物，作为能够获得高容量的阳极材料。然而，在Cu6Sn5中，仍然可以观察到充-放电循环特性的大衰退。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种能够获得高容量和优良充-放电循环特性的阳极材料，及一种使用该阳极材料的电池。本专利技术的阳极材料包括一种含锡材料，它包括金属锡(Sn)和在同一颗粒中的包含锡的金属互化物。本专利技术的电池包括阴极，阳极和电解液，其中阳极包括含锡材料，该含锡材料包括金属锡和在同一颗粒中的包含锡的金属互化物。在本专利技术的阳极材料中，由于含锡材料包括金属锡和在同一颗粒中的包含锡的金属互化物，容量和充-放电循环特性可以得到提高。在本专利技术的电池中，使用本专利技术的阳极材料，因而能够获得高容量和优良的充-放电循环特性。本专利技术的其它的和进一步的目的，特点和优点将从下面的描述中更全面地体现出来。附图说明图1是使用根据本专利技术实施方案的阳极材料的二次电池的截面图。具体实施例方式下面参考附图更详细地描述本专利技术的最佳实施例。本专利技术实施例的阳极材料包括含锡材料，它包括金属锡和在同一颗粒中含锡的金属互化物，因此是含锡材料，所以容量可以提高，充-放电循环特性可以改善。含有锡的金属互化物的化学式例如可以用下面的化学式1来表示。其中，金属互化物不仅包括含有两种或多种金属元素的化合物而且也包括含有一种或多种金属元素和一种或多种准金属元素的化合物。SnMIx在化学式1中，MI表示至少一种能够和锡形成金属互化物的元素。x的值在0.1≤x≤5的范围内。金属互化物最好包括铜(Cu)，铁(Fe)或钴(Co)，因为这样充-放电循环特性可以进一步提高，当充电和放电在大电流下进行的时候充-放电容量的衰退可以被抑制。具体地说，是这样一些金属互化物如Cu3Sn，Cu6Sn5，FeSn，FeSn2，CoSn，CoSn2或Co3Sn2。除了金属锡和含锡的金属互化物以外含锡材料可能包括任何其它金属或任何其它合金。作为金属或合金，从能够和锂形成合金的金属元素和准金属元素和它们的合金组成的群中选择出来的至少一种是更可取的。再者，合金不仅包括两种或多种金属元素的合金同时也包括一种或多种金属元素和一种或多种准金属元素的合金。作为合金的合成物，例如有，固态溶液，低共熔(低共溶混合物)，金属互化物，或从其中选出的两种或多种的共存物。作为能和锂形成合金的金属元素和准金属元素，例如有，镁(Mg)，硼(B)，铝(Al)，镓(Ga)，铟(In)，硅(Si)，锗(Ge)，锡(Sn)，铅(Pb)，锑(Sb)，铋(Bi)，镉(Cd)，银(Ag)，锌(Zn)，铪(Hf)，锆(Zr)和钇(Y)。作为其合金，例如有，用化学式MasMbtLiu表示的合金。在该化学式中，Ma表示至少一种选自能够和锂形成合金的金属元素和准金属元素，Mb表示至少一种选自除锂和Ma以外的金属元素和准金属元素。s，t和u的值分别为s＞0，t≥0和u≥0。作为特例，有LiAl合金，LiAlMII合金(MII表示至少一种选自2A族，3B族，4B族的元素和过渡金属元素)，AlSb和CuMgSb。含锡材料还可以包括不能与锂形成合金的金属元素或准金属元素的单质或合金，及非金属元素。对形成这种含锡材料的方法没有限制，例如可以列举的有，机械合金化方法，气体雾化方法，水雾化方法，熔体旋压方法，及将各材料混合然后在惰性气氛或还原气氛中加热所混合的材料的方法。除含锡材料以外，阳极材料最好包括碳质材料。因为使用碳质材料导电率可以提高。还有，碳质材料可以嵌入或脱出锂，所以碳质材料不仅是一种电导体而且也是一种阳极活性物质，由此，容量可以进一步提高，循环特性变得优良。作为碳质材料，例如有，非石墨化碳，人造石墨，天然石墨，各种热解碳，各种焦炭(沥青焦炭，针状焦炭，石油焦炭等)，各种石墨，各种类玻璃碳，烧结的高分子有机化合物体(酚醛树脂，呋喃树脂等，它们是在适当温度下经烧结而碳化形成的)，碳纤维，活性碳和任何其它种的碳黑。再者，阳极材料可以包括无助于充电和放电的材料。例如，该阳极材料可用于下面的二次电池的阳极。图1是使用实施例的阳极材料的二次电池的截面图。该二次电池是所谓硬币式电池，它包括一层叠物，该层叠物包括装于包装罐11中的盘形阴极12和装于包装盖13中的盘形阳极14，及布置于其间的隔板15。包装罐11和包装盖13的边缘部分通过密封垫16用填嵌材料密封。包装罐11和包装盖13用金属，例如不锈钢，铝等制成。阳极12包括，阴极集电体12a和布置在阴极集电体12a上的阴极混合层12b。阴极电流收集12a是由金属箔，例如铝箔，镍(Ni)箔，不锈钢箔等制成的。阴极混合层12b包括，例如，能够嵌入或脱出锂的阴极材料，如果必要，可包括导电体，例如碳黑，石墨等，和粘合剂，例如聚偏二氟乙烯等。作为能够嵌入或脱出锂的阴极材料，例如有，金属氧化物，金属硫化物，或特殊高分子量材料，它们中的一种或两种或多种的混合物被使用。作为金属氧化物，有锂配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷崎博章，小丸笃雄，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：