锂离子电池用的负极材料粉末制造技术

技术编号：41288033 阅读：8 留言：0更新日期：2024-05-11 09:36

本发明专利技术涉及一种锂离子电池用的负极材料粉末，含有Si、Sn、元素X(X＝Fe、Ni、Cr、Zr、Ti)、以及元素Y(Y＝Cu、Fe、Ni、Cr、Co、Mn、Zr、Ti)，以由a[Si]‑b[SiX]‑c[SnY](a+b+c＝100、10≤a≤95、1≤b≤90、0.07≤c≤50)表示的相比例含有各自以分离的状态分别存在的Si相、SiX化合物相以及SnY化合物相，各相中的平均粒径mdSi、mdSiX、mdSnY均在0.1～50μm的范围内，mdSi/mdSiX和mdSi/mdSnY的比均在0.1～5.0的范围内。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及锂离子电池用的负极材料粉末。

技术介绍

1、锂离子电池具有高容量、高电压且能够小型化的优点，被广泛用作便携电话、笔记本电脑等的电源。另外，近年来，作为电动汽车、混合动力汽车等的电力用途的电源而备受期待，其开发正在活跃地进行。

2、在该锂离子电池中，锂离子(以下有时称为li离子)在正极与负极之间移动而进行充电和放电，在负极侧充电时在负极活性物质中吸藏li离子，在放电时从负极活性物质中释放li离子。

3、以往，通常使用钴酸锂(licoo2)作为正极侧的活性物质，另外，广泛使用石墨作为负极活性物质。然而，负极活性物质的石墨的理论容量仅为372mah/g，希望进一步高容量化。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特开2017-224499号公报

技术实现思路

1、专利技术所要解决的课题

2、作为碳系电极材料的替代材料，正在研究可以期待高容量化的si等金属材料。si的理论容量为4198mah/g，然而，由于si通过与li的合金化反应进行li离子的吸藏，因此伴随着li离子的吸藏/释放而产生大的体积膨胀/收缩。因此，si的粒子破裂或从集电体剥离，反复充放电时的容量维持特性即循环特性劣化。

3、作为针对上述的手段，提出了将si自身微细化来抑制其膨胀量、或将si合金化的方案。例如，在上述专利文献1中公开了在si系合金粒子内与si相一起设置si化合物相。si化合物相对于抑制si相的膨胀并提高循环特性是有效的。

4、然而，这样的用于提高循环特性的手段有时会使初始放电容量、初始库仑效率等电池的初始特性降低，对于提高考虑了初始特性和循环特性的电池特性，还有改善的余地。

5、本专利技术以上述情况为背景，其目的在于提供一种能够提高考虑了初始特性和循环特性的电池特性的锂离子电池用的负极材料粉末。

6、用于解决课题的手段

7、因此，本专利技术为一种锂离子电池用的负极材料粉末，含有si、sn、元素x、以及元素y，

8、以由下式(1)表示的相比例含有si相、six化合物相以及sny化合物相，特征在于，

9、所述si相、所述six化合物相以及所述sny化合物相各自以分离的状态分别存在，

10、对于所述si相、所述six化合物相以及所述sny化合物相，在分别将粒径分布中的累计值为50％的粒径设为各相中的平均粒径mdsi、mdsix及mdsny时，

11、所述平均粒径mdsi、mdsix、mdsny均在0.1～50μm的范围内，

12、由mdsi/mdsix和mdsi/mdsny表示的平均粒径之比均在0.1～5.0的范围内。

13、a[si]-b[six]-c[sny]…式(1)

14、其中，所述元素x是选自由fe、ni、cr、zr及ti组成的组中的1种以上的元素，

15、所述元素y是选自由cu、fe、ni、cr、co、mn、zr及ti组成的组中的1种以上的元素，

16、在所述式(1)中，a、b、c分别表示所述si相、所述six化合物相、所述sny化合物相的含量(质量％)，a+b+c＝100、10≤a≤95、1≤b≤90、0.07≤c≤50。

17、在这样规定的锂离子电池用的负极材料粉末中，随着li的吸藏而膨胀的si相与其他的six化合物相、sny化合物相分离而独立存在，因此在si相的周围容易形成允许si相膨胀的空间，该空间成为对si相的膨胀的缓冲区域，从而能够抑制在电极内起到骨架的作用的six化合物相的崩解，能够提高循环特性。

18、这里，当相互分离独立存在的si相与six化合物相和sny化合物相的化合物相的平均粒径之比过小或过大时，锂离子电池的初始特性或循环特性劣化，因此在本专利技术中，使si相与six化合物相的平均粒径之比(mdsi/mdsix)以及si相与sny化合物相的平均粒径之比(mdsi/mdsny)均在0.1～5.0的范围内。更优选在0.3～3.0的范围内。由此，能够避免初始特性或循环特性过度劣化，提高考虑了初始特性和循环特性的电池特性。

19、这里，考虑初始特性与循环特性的平衡，优选将所述式(1)中的a、b、c分别设为30≤a≤90、1≤b≤70、0.1≤c≤30。

20、另外，从提高循环特性的观点来看，优选采用cu作为所述元素y。

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【技术保护点】

1.一种锂离子电池用的负极材料粉末，含有Si、Sn、元素X、以及元素Y，

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用的负极材料粉末，其中，所述式(1)中的a、b、c分别为30≤a≤90、1≤b≤70、0.1≤c≤30。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池用的负极材料粉末，其中，

4.根据权利要求1至3中任1项所述的锂离子电池用的负极材料粉末，其中，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种锂离子电池用的负极材料粉末，含有si、sn、元素x、以及元素y，

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用的负极材料粉末，其中，所述式(1)中的a、b、c分别为30≤a≤90...

【专利技术属性】
技术研发人员：下村恭平，木村优太，
申请(专利权)人：大同特殊钢株式会社，
类型：发明
国别省市：

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