【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于一种二次电池用复合活性物质及二次电池。更加详细而言，本专利技术关于一种二次电池用复合活性物质及在负极包含前述二次电池用复合物质的二次电池。
技术介绍
1、非水电解质二次电池从用于便携设备开始，还用于混合动力汽车、电动汽车、家庭用蓄电池等，要求很均衡地具有电容、安全性、动作稳定性等多种特性。作为这样的二次电池，主要进行的是在负极活性物质中使用充放电时能够在结晶面间的层间吸藏、释放锂离子的锂嵌入化合物的各种锂离子电池的开发，并也正在实用化。
2、进一步，近年来随着各种电子设备、通信设备的小型化及混合动力汽车等的急速普及，作为这些设备等的驱动电源，强烈要求开发一种更加高电容、且循环特性、放电率特性等各种电池特性进一步提高的锂离子电池。
3、然而，以往的锂离子电池主要使用石墨等作为负极活性物质，在石墨系负极材料的理论比容量下，开发能量密度更高的锂离子电池存在极限。因此，正在研究开发一种负极材料，其使用作为理论容量高且能够吸藏及释放锂离子的元素的硅、锡等金属、或者该金属与其他元素的合金。
4、其中，具有石墨系负极材料的理论容量的10倍以上的理论容量的硅、或含硅的活性物质受到关注。然而，已知含硅的活性物质的初始效率较低。
5、为了改良前述含硅的活性物质的初始效率，正在研究包含li化合物与含硅的活性物质的负极活性物质。
6、例如，专利文献1中记载了一种锂掺杂的层状硅，其为利用以下的方法获得，即，使层状聚硅烷与将金属锂与多环芳香族化合物溶解于有机溶剂中而成的锂络合物溶液接
7、另外，作为掺杂了li以外的金属即mg的氧化硅，专利文献2中揭示了一种包含硅化合物的负极活性物质，该硅化合物在硅氧化物内包含结晶尺寸为1至25nm的硅粒子及mgsio3结晶，且在表面包含碳被膜。专利文献3中记载了一种负极活性物质，其具备包含硅氧化物及硅酸镁的硅氧化物复合体、及位于前述硅氧化物复合体的表面且包含碳系物质的碳涂层。
8、进一步，作为包含li与mg两者的硅酸化合物，专利文献4中也针对以下负极活性物质进行了研究：其中硅化合物粒子含有li化合物，前述负极活性物质包含聚丙烯酸的盐或羧甲基纤维素的盐，且包含含有选自mg或al的至少1种金属的金属盐。
9、现有技术文献
10、专利文献
11、专利文献1：日本特开2019-202914号公报
12、专利文献2：日本特开2018-156922号公报
13、专利文献3：日本特表2020-529709号公报
14、专利文献4：日本特开2018-60771号公报
技术实现思路
1、专利技术所要解决的课题
2、在将含硅的活性物质用作负极活性物质的情况下，初始充电时，锂与含硅的活性物质中存在的氧化硅发生反应，生成锂氧化物。所生成的锂氧化物在放电时无法可逆地返回至正极。认为这样的不可逆反应导致锂损耗，会降低初始的充放电效率。
3、前述文献1至4所记载的方法通过使含硅的活性物质中存在的氧化硅含有li或mg，从而抑制初始阶段中锂与氧化硅的反应，以抑制初始的充放电效率的下降。
4、然而，认为前述文献1至4的负极活性物质中，li及/或mg的金属硅酸盐化合物分散于整个含硅的活性物质中，对抑制初始阶段中锂与氧化硅的反应而言并不充分。
5、另外，由于li及mg的硅酸盐具有较强的吸水性为通常性状，因此对于负极制膜用水系浆料的制备而言，容易引起负极活性物质的凝聚。
6、其结果为，使用前述专利文献1至4的负极活性物质的锂二次电池的初始库仑效率及容量维持率的改良效果并不充分。
7、本专利技术人等对有效率地抑制初始充放电时生成的锂氧化物的生成的方法进行研究，结果发现了一种负极活性物质的初始库仑效率及容量维持率得到改良的二次电池用复合活性物质。
8、即，本专利技术关于一种用于锂离子二次电池的二次电池用复合活性物质及包含前述二次电池用复合活性物质作为负极活性物质的二次电池，其目的在于提供一种形成初始库仑效率及容量维持率优异的二次电池的二次电池用负极活性物质。
9、用于解决课题的手段
10、本专利技术具有下述方式。
11、[1]一种二次电池用复合活性物质，其具有：平均粒径为150nm以下的硅粒子，分散有前述硅粒子的基质相，及选自由li、k、na、ca、mg及al所组成的组中的至少1种金属的硅酸盐化合物；且在前述硅粒子的表面附近具有前述硅酸盐化合物。
12、[2]如前述[1]所记载的二次电池用复合活性物质，其中，前述硅粒子的表面附近的硅酸盐浓度相比于前述基质相中的硅酸盐浓度为高浓度。
13、[3]如前述[1]或[2]所记载的二次电池用复合活性物质，其中，在前述硅粒子的表面附近进一步具有二氧化硅。
14、[4]如前述[3]所记载的二次电池用复合活性物质，其中，将前述硅酸盐化合物与前述二氧化硅的合计摩尔数设为1，前述二氧化硅的摩尔比为0.9以下。
15、[5]如前述[1]至[4]中任一项所记载的二次电池用复合活性物质，其中，前述硅酸盐化合物是硅酸镁化合物。
16、[6]如前述[5]所记载的二次电池用复合活性物质，其中，前述硅粒子的表面附近的前述硅酸镁化合物是厚度为0.2nm至10nm的结晶质膜。
17、[7]如前述[1]至[6]中任一项所记载的二次电池用复合活性物质，其中，前述基质相至少包含sioxcynz(其中，1<x<2、1<y<20、0<z<0.5)所表示的化合物。
18、[8]如前述[1]至[7]中任一项所记载的二次电池用复合活性物质，其中，前述硅粒子是薄片状晶体，由x射线衍射光谱中的2θ为28.4度的峰所获得的微晶尺寸为25nm以下。
19、[9]如前述[1]至[8]中任一项所记载的二次电池用复合活性物质，其中，平均粒径为1μm至15μm，比表面积为1m2/g至30m2/g。
20、另外，本专利技术具有下述方式。
21、[10]一种二次电池，其在负极包含前述[1]至[9]中任一项所记载的二次电池用复合活性物质。
22、专利技术的效果
23、根据本专利技术，提供一种形成初始库仑效率及容量维持率优异的二次电池的二次电池用负极活性物质。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种二次电池用复合活性物质，其具有：平均粒径为150nm以下的硅粒子，分散有所述硅粒子的基质相，及选自由Li、K、Na、Ca、Mg及Al所组成的组中的至少1种金属的硅酸盐化合物；且
2.根据权利要求1所述的二次电池用复合活性物质，其中，所述硅粒子的表面附近的硅酸盐浓度相比于所述基质相中的硅酸盐浓度为高浓度。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池用复合活性物质，其中，在所述硅粒子的表面附近进一步具有二氧化硅。
4.根据权利要求3所述的二次电池用复合活性物质，其中，将所述硅酸盐化合物与所述二氧化硅的合计摩尔数设为1，所述二氧化硅的摩尔比为0.9以下。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池用复合活性物质，其中，所述硅酸盐化合物是硅酸镁化合物。
6.根据权利要求5所述的二次电池用复合活性物质，其中，所述硅粒子的表面附近的所述硅酸镁化合物是厚度为0.2nm至10nm的结晶质膜。
7.根据权利要求1或2所述的二次电池用复合活性物质，其中，所述基质相至少包含SiOxCyNz所表示的化合物，其中1≤x≤2、1≤y≤20、
8.根据权利要求1或2所述的二次电池用复合活性物质，其中，所述硅粒子是薄片状晶体，由X射线衍射光谱中的2θ为28.4°的峰所获得的微晶尺寸为25nm以下。
9.根据权利要求1或2所述的二次电池用复合活性物质，其中，平均粒径为1μm至15μm，比表面积为1m2/g至30m2/g。
10.一种二次电池，其在负极包含权利要求1或2所述的二次电池用复合活性物质。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种二次电池用复合活性物质，其具有：平均粒径为150nm以下的硅粒子，分散有所述硅粒子的基质相，及选自由li、k、na、ca、mg及al所组成的组中的至少1种金属的硅酸盐化合物；且
2.根据权利要求1所述的二次电池用复合活性物质，其中，所述硅粒子的表面附近的硅酸盐浓度相比于所述基质相中的硅酸盐浓度为高浓度。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池用复合活性物质，其中，在所述硅粒子的表面附近进一步具有二氧化硅。
4.根据权利要求3所述的二次电池用复合活性物质，其中，将所述硅酸盐化合物与所述二氧化硅的合计摩尔数设为1，所述二氧化硅的摩尔比为0.9以下。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池用复合活性物质，其中，所述硅酸盐化合物是硅酸镁化合物。
【专利技术属性】
技术研发人员：诸培新，川濑贤一，武田纮太朗，
申请(专利权)人：DIC株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。