本发明专利技术涉及蓄电装置用电极材料、蓄电装置以及电气设备。本发明专利技术的目的之一是提高蓄电装置的可靠性。在使用包含碳的粒状活性物质的情况下，在该粒状活性物质的表面的一部分上形成该粒状活性物质所含的碳原子通过氧原子与金属原子或硅原子键合的网状结构。通过形成上述网状结构，抑制电解液的还原分解且实现不可逆容量的减少。另外，通过构成使用上述网状结构的蓄电装置，提高循环特性，实现可靠性的提高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及蓄电装置用电极材料、蓄电装置以及电气设备。本专利技术的目的之一是提高蓄电装置的可靠性。在使用包含碳的粒状活性物质的情况下，在该粒状活性物质的表面的一部分上形成该粒状活性物质所含的碳原子通过氧原子与金属原子或硅原子键合的网状结构。通过形成上述网状结构，抑制电解液的还原分解且实现不可逆容量的减少。另外，通过构成使用上述网状结构的蓄电装置，提高循环特性，实现可靠性的提高。【专利说明】蓄电装置用电极材料、蓄电装置以及电气设备
本专利技术涉及一种蓄电装置用电极材料。此外，涉及一种蓄电装置。此外，涉及一种电气设备。
技术介绍
近年来，对锂离子电池(也称为LIB)等非水类二次电池、锂离子电容器(也称为LIC)及空气电池等各种蓄电装置积极地进行着开发。尤其是，伴随手机、智能手机、笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机等电子设备、或者医疗设备、混合动力汽车(也称为HEV)、电动汽车(也称为EV)或插电式(plug-1n)混合动力汽车(也称为PHEV)等新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展，高输出功率、高能密度的锂离子电池的需求量剧增，在现代信息化社会上作为能够充电的能量供应源锂离子电池是不可缺少的。锂离子电池及锂离子电容器等蓄电装置用的负极为至少包括负极集电体及设置在该负极集电体表面上的负极活性物质层的结构体。此外，负极活性物质层包含能够储藏和释放成为载体的锂离子的碳或硅等负极活性物质。作为锂离子电池的负极，例如以如下方法制造使用石墨类碳材料的负极:将作为负极活性物质的石墨(黑铅)、作为导电助剂的乙炔黑(也称为AB)和作为粘合剂的树脂的聚偏氟乙烯(也称为PVDF)混炼形成浆料，将其涂敷在负极集电体上使其干燥。上述锂离子电池及锂离子电容器有因反复地对负极活性物质插入和脱离锂离子而产生不可逆容量的问题。锂离子电池及锂离子电容器的负极的电极电势非常低且还原力较强。因此，使用有机溶剂的电解液被还原分解，通过其分解物在负极表面上形成被膜。形成该被膜时会产生不可逆容量，而损失放电容量的一部分。作为抑制上述放电容量的损失的技术，例如已知由金属的氧化物膜或硅的氧化物膜等将负极活性物质表面覆盖的技术等(例如专利文献I)。通过由上述氧化物膜将负极活性物质表面覆盖，可以抑制该被膜的形成，从而减少不可逆容量。现有技术文献专利文献日本专利特开平11-329435号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是，对于现有的蓄电装置，容量损失的抑制并不充分。例如，在作为负极活性物质使用碳类材料时，可以认为产生上述不可逆容量的原因不仅在于该被膜的形成，还在于例如位于负极活性物质端部的官能团和悬空键。具有上述官能团和悬空键的部分不稳定且碳类材料的结构容易变化，容易产生不可逆容量。上述官能团和悬空键即使在例如像专利文献I那样负极活性物质表面被氧化物膜覆盖的情况下也会残留。因此，用现有的方法仅将负极活性物质表面用氧化物膜覆盖时，不能充分地抑制容量的损失。上述问题不局限于锂离子电池，对于锂离子电容器也是同样的。本专利技术的一个方式的一个目的是减少蓄电装置的不可逆容量。本专利技术的一个方式的一个目的是减少用作活性物质的材料的端部的官能团或悬空键。另外，本专利技术的一个方式的一个目的是提高蓄电装置的可靠性。解决技术问题所采用的技术方案在本专利技术的一个方式中，在使用含有碳的粒状活性物质时，在该粒状活性物质表面的一部分上形成具有多个如下键合的网状结构:构成该粒状活性物质的一部分的碳原子通过氧原子与硅原子或金属原子的键合。通过形成上述网状结构，抑制电解液的还原分解来实现不可逆容量的减少。另外，减少位于粒状活性物质表面的官能团和悬空键的个数来实现不可逆容量的减少。本专利技术的一个方式是一种蓄电装置用电极材料，其包括粒状活性物质，并且在粒状活性物质表面的一部分上形成具有多个如下键合的网状结构:构成粒状活性物质表面的一部分的多个碳原子通过氧原子与硅原子或金属原子的键合。在本专利技术的一个方式中，例如当粒状活性物质是具有多个石墨烯层的石墨颗粒时，也可以以遍及位于粒状活性物质表面的一部分上的多个石墨烯层端部的方式设置网状结构。由此，可以实现抑制通过对石墨颗粒插入和脱离载流子而产生的石墨烯层的剥离等结构变化。在本专利技术的一个实施方式中，也可以在上述网状结构上设置η层(η为自然数)包含由上述硅原子或金属原子与氧原子构成的键合的氧化物层。本专利技术的一个方式是一种包括负极的蓄电装置，该负极在负极活性物质中包含上述蓄电装置用电极材料。本专利技术的一个方式是包括上述蓄电装置的电气设备。根据本专利技术的一个方式，由于可以减少不可逆容量，因此可以抑制放电容量的损失。另外，可以减少用作活性物质的材料的端部的官能团或悬空键。另外，可以提高蓄电装置的可靠性。【专利附图】【附图说明】图1A和图1B是说明蓄电装置用电极材料的例子的图；图2Α和图2Β是说明蓄电装置用电极材料的例子的图；图3是说明蓄电装置用电极材料的例子的图；图4Α和图4Β是说明蓄电装置用电极材料的制造方法的图；图5Α至图是说明蓄电装置用负极的例子的图；图6A至图6C是说明蓄电装置用负极的例子的图；图7A和图7B是说明蓄电装置的例子的图；图8是说明蓄电装置的例子的图；图9A和图9B是说明蓄电装置的例子的图；图10是说明电气设备的例子的图；图1lA至图1lC是说明电气设备的例子的图；图12A和图12B是说明电气设备的例子的图；图13是示出CV测量的结果的图；图14是示出利用SEM所得到的观察图像的图；图15A和图15B是示出利用STEM所得到的观察图像及EDX的分析结果的图；图16A和图16B是示出CV测量的结果的图；图17A和图17B是示出CV测量的结果及电解液分解容量的图；图18是示出循环特性的图。符号说明110 活性物质111 涂膜200 负极201 负极集电体202 负极活性物质层203 负极活性物质204 导电助剂205 石墨烯211 石墨颗粒212 网状结构213 氧化物层214 电解液250 正极251 正极集电体252 正极活性物质层253 正极活性物质254 石墨烯300 锂离子电池301 正极罐302 负极罐303 垫片304 正极305 正极集电体306 正极活性物质层307 负极308 负极集电体309 负极活性物质层310 隔膜【权利要求】1.一种蓄电装置用电极材料，包括: 包含碳原子的粒状活性物质；以及 所述粒状活性物质上的具有网状结构的膜， 其中，所述网状结构包括多个键合，该键合为硅原子和金属原子中的一个通过氧原子与所述碳原子之间的键合， 并且，所述膜部分覆盖所述粒状活性物质的表面。2.根据权利要求1所述的蓄电装置用电极材料， 其中，所述粒状活性物质包括石墨颗粒。3.根据权利要求1所述的蓄电装置用电极材料， 其中所述金属原子为铌原子、钛原子、钒原子、钽原子、钨原子、锆原子、钥原子、铪原子、铬原子和铝原子中的一个。4.根据权利要求1所述的蓄电装置用电极材料， 其中所述粒状活性物质的所述表面具有被所述膜覆盖的第一区域和不被所述膜覆盖的第二区域。5.根据权利要求1所述的蓄电装置用电极材料，还包括所述膜上的多个氧化物层， 其中所述多个氧化物层中的每一个包括所述硅原子和所述金属原子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蓄电装置用电极材料，包括：包含碳原子的粒状活性物质；以及所述粒状活性物质上的具有网状结构的膜，其中，所述网状结构包括多个键合，该键合为硅原子和金属原子中的一个通过氧原子与所述碳原子之间的键合，并且，所述膜部分覆盖所述粒状活性物质的表面。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：井上信洋，田岛亮太，森若圭惠，桃纯平，小国哲平，木村佳，栗城和贵，山崎舜平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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