电气设备用负极活性物质制造技术

本发明专利技术的电气设备用负极活性物质具有组成如下的合金：含有27质量%以上且不足100质量%的Si、大于0质量%且73质量%以下的Sn和大于0质量%且73质量%以下的V，余量为不可避免的杂质。该负极活性物质，例如可以将Si、Sn以及V作为靶，使用多元DC磁控溅射装置而得到。并且，应用本发明专利技术的负极活性物质的电气设备的循环寿命提高，容量以及循环耐久性优异。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的电气设备用负极活性物质具有组成如下的合金：含有27质量%以上且不足100质量%的Si、大于0质量%且73质量%以下的Sn和大于0质量%且73质量%以下的V，余量为不可避免的杂质。该负极活性物质，例如可以将Si、Sn以及V作为靶，使用多元DC磁控溅射装置而得到。并且，应用本专利技术的负极活性物质的电气设备的循环寿命提高，容量以及循环耐久性优异。【专利说明】电气设备用负极活性物质
本专利技术涉及适宜用于例如电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等的发动机驱动用电源的二次电池、电容器等所代表的电气设备用的负极活性物质。还涉及使用了其的负极、电气设备、以及锂离子二次电池。
技术介绍
近年来，作为应对大气污染、全球变暖的对策，采用着用于降低CO2排出量的各种措施。特别是在汽车业界中，期待着电动汽车、混合动力电动汽车的引入而带来的CO2排出量的减少。进而，作为这些车辆的发动机驱动用电源，高性能的二次电池的开发在推进。作为如上述那样的发动机驱动用的二次电池，特别要求高容量、循环特性优异。因此，在各种二次电池中，具有高理论能量的锂离子二次电池备受瞩目。为了提高这样的锂离子二次电池中的能量密度，需要提高正极和负极的每单位质量贮藏的电量。并且，为了满足这样的要求，对各自的活性物质的选定极其重要。作为单位体积的放电容量大、且充放电循环特性优异的锂离子二次电池用电极材料的制造方法，例如，专利文献I中提出了如以下那样的制造方法。即，提出了如下的电极材料制造方法:准备用湿式介质磨(wet medium mill)将以Si为主要成分的粉末粉碎而得到的具有规定的平均粒径和比表面积的Si微粒。然后，在其中加入包含Sn、Al等规定的元素的金属粉末和炭粉末，用球磨机进行干式粉碎。由此成为规定的平均粒径和比表面积的复合颗粒。还记载了将像这样得到的电极用作锂离子二次电池的负极。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2006-216277号公报
技术实现思路
然而，在使用了专利文献I中记载的负极材料的锂离子二次电池中，Si和Li合金化时，从无定形状态向结晶状态转变。其结果，产生大的体积变化，存在电极的循环寿命降低的问题。此外，这样的Si系活性物质时，容量和循环耐久性之间存在权衡(trade-off)关系，保持高容量且使耐久性提高成为课题。因此，本专利技术的目的在于，提供可以抑制无定形-结晶的相变，使循环寿命提高，且具有高容量的锂离子二次电池等电气设备用的负极活性物质。另外，目的还在于，提供应用这样的负极活性物质的负极、以及使用了它们的电气设备如锂离子二次电池。本专利技术方式的电气设备用负极活性物质具有如下组成的合金:含有27质量％以上且不足100质量％的Si (娃)、大于O质量％且73质量％以下的Sn (锡)、和大于0质量％且73质量％以下的V (钒)，余量为不可避免的杂质。此外，本专利技术的电气设备用负极的特征在于，在集电体的表面具备本专利技术的负极活性物质。进而，本专利技术的锂离子二次电池的特征在于，其具备本专利技术的负极。【专利附图】【附图说明】图1是标绘示出构成本专利技术的实施方式的电气设备用负极活性物质的S1-Sn-V系合金的组成范围、以及在实施例中成膜的合金成分的3元组成图。图2是示出构成本专利技术的实施方式的电气设备用负极活性物质的S1-Sn-V系合金的优选组成范围的3元组成图。图3是示出构成本专利技术的实施方式的电气设备用负极活性物质的S1-Sn-V系合金的更优选的组成范围的3元组成图。图4是示出构成本专利技术的实施方式的电气设备用负极活性物质的S1-Sn-V系合金进一步优选的组成范围的3元组成图。图5是示出本专利技术的实施方式的锂离子二次电池的一个例子的示意性截面图。【具体实施方式】以下，以使用了其的锂离子二次电池用负极、锂离子二次电池作为例，对本专利技术的电气设备用负极活性物质进行详细的说明。需要说明的是，在本说明书中，“％”如没有特殊的说明则是表示质量百分率。此外，有时附图的尺寸比率为了方便说明而被放大，与实际的比率不同。对于本专利技术的实施方式的锂离子二次电池用负极活性物质进行详细的说明。本专利技术的电气设备用负极活性物质，如上所述，具有组成如下的合金:含有27质量％以上且不足100质量％的S1、大于O质量％且73质量％以下的Sn、和大于O质量％且73质量％以下的V，余量为不可避免的杂质。需要说明的是，该数值范围与图1的阴影部分表示的范围相当。这样的负极活性物质用于电气设备，例如锂离子二次电池的负极。此时，上述负极活性物质中含有的合金在电池充电时吸收锂离子，在放电时释放锂离子。并且，上述负极活性物质适量含有用于在充电而与锂合金化时抑制无定形-结晶的相变、使循环寿命提高的第I添加元素Sn和第2添加元素V。通过选择这样的添加元素，可以表现比以往的负极活性物质、具体而言炭系负极活性物质更高的容量。并且，通过将作为第I以及第2添加元素的Sn和V的组成范围最优化，本专利技术的S1-Sn-V系合金负极活性物质不仅表现高容量，在50循环后、100循环后也维持高放电容量。S卩，成为具备良好的循环寿命的S1-Sn-V系合金负极活性物质。需要说明的是，在包含S1-Sn-V系合金的本专利技术的负极活性物质中，Sn以及V的至少一者的含量大于73%时，Si含量不足27%，因此存在初始放电容量降低的倾向。此外，不含Sn、V时，存在不表现良好的循环寿命的倾向。需要说明的是，从使该负极活性物质的上述特性更加良好的观点出发，优选Si含量为27?84%、Sn含量为10?73%、V含量为6?73%的范围。此外，进一步优选的是，如图2的阴影部分表示的那样，Si含量为27?84%、Sn含量为10?63%、V含量为6?63%的范围。并且，如图3的阴影部分表示的那样，更优选的是，进一步使Si含量为27?52%的范围。从图4的阴影部分可知，进一步使Sn含量为10?52%、V含量为20?63%的范围时更优选，最优选的是使Sn含量为10?40质量％的范围。需要说明的是，本专利技术的负极活性物质除上述3个成分之外，不可避免地含有来自原料、制法的杂质。作为这样的不可避免的杂质的含量，优选不足0.5质量％，更优选不足0.1质量％。在此，本实施方式的负极活性物质中含有的合金，如上所述，为如下合金:含有27质量％以上且不足100质量％的S1、大于O质量％且不足或等于73质量％的Sn、和大于O质量％且不足或等于73质量％的V，余量为不可避免的杂质。因此，换言之，上述合金是仅包含27质量％以上且不足100质量％的S1、大于O质量％且不足或等于73质量％的Sn、大于O质量％且不足或等于73质量％的V、和不可避免的杂质的合金。作为本专利技术的负极活性物质、即上述组成的S1-Sn-V系合金的制造方法，没有特别限制，可以利用以往公知的各种的制造方法来制造。也就是说，制作方法的不同几乎不会导致合金状态、特性的不同，因此可以无障碍地任意应用以往公知的制作方法。具体而言，例如可以利用多元PVD法(溅射法、电阻加热法、激光烧蚀法)、多元CVD法(化学气相沉积法)等来得到具有上述组成的薄膜形态的合金。作为多元PVD法，可以采用:溅射法、电阻加热法、激光烧蚀法。作为多元CVD法，可以采用化学气相沉积法。这样的合金薄膜可以在集电体上直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气设备用负极活性物质，其特征在于，其具有组成如下的合金：含有27质量%以上且不足100质量%的Si、大于0质量%且73质量%以下的Sn、和大于0质量%且73质量%以下的V，余量为不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边学，吉田雅夫，田中修，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：
国别省市：