[发明专利]电气设备用负极活性物质

说明书

技术领域

本发明涉及适合作为例如电动汽车(EV)、混合电动汽车(HEV)等的发动机驱动用电源使用的、二次电池、电容器等电气设备用的负极活性物质。而且，本发明涉及使用了上述负极活性物质的负极、电气设备以及锂离子二次电池。 

背景技术

近年来，作为应对大气污染、地球温室效应的对策，以降低CO₂排放量为目标采取了各种措施。此外，在汽车产业界，期待通过引入混合电动汽车、电动汽车来削减CO₂排放量。因此，作为这些车辆的发动机驱动用电源，高性能二次电池的开发正日益盛行。 

作为上述的发动机驱动用二次电池，特别要求高容量、同时循环特性优异。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已备受关注。 

为了提高诸如这样的锂离子二次电池中的能量密度，必须增加正极和负极的单位质量所蓄积的电量。为了满足诸如这样的要求，各自的活性物质的选定变得极其重要。 

作为提高这样的锂离子二次电池的性能的提案，专利文献1提出了能够获得低电阻、高充放电效率的高容量电池的电极材料、电极结构体、以及使用它们的二次电池。即，专利文献1公开了一种由合金颗粒构成的电极材料，所述合金颗粒是以硅为主成分的固体状态的合金颗粒，且在微晶硅或者非晶化硅中分散有由硅以外的元素构成的微晶或者非晶质。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2004-311429号公报 

发明内容

然而，在使用了上述专利文献1所述的电极材料的锂离子二次电池中存在下述问题：在硅与锂合金化时，由无定形状态向结晶状态转变，引起大的体积变化，因而电极的循环寿命降低。此外，在诸如这样的硅系活性物质的情况下，容量与循环耐久性一般呈折衷关系，能够在显示高容量的同时、提高高循环耐久性的活性物质的开发成为课题。 

鉴于诸如这样的传统技术中的问题，本发明的目的在于，能够在抑制无定形-结晶的相转移、改善循环寿命、且高容量的电气设备用负极活性物质。本发明的目的还在于，提供适用了诸如这样的负极活性物质的负极、电气设备、锂离子二次电池。 

解决问题的方法 

本发明的电气设备用负极活性物质具有下述合金，所述合金以质量比计，含有35％≤Si≤78％、7％≤Sn≤30％、0％<Ti≤37％的区域、和/或35％≤Si≤52％、30％≤Sn≤51％、0％<Ti≤35％的区域内的成分，余量为不可避免的杂质。 

附图说明

图1是描绘并示出了构成本发明的实施方式的电气设备用负极活性物质的Si-Sn-C系合金的组成范围、以及实施例中成膜的合金成分的三元组成图。 

图2为示出构成本实施方式的负极活性物质的Si-Sn-Ti系合金的适宜组成范围的三元组成图。 

图3为示出构成本实施方式的负极活性物质的Si-Sn-Ti系合金的更适宜组成范围的三元组成图。 

图4为示出构成本实施方式的负极活性物质的Si-Sn-Ti系合金的进一步适宜组成范围的三元组成图。 

图5为示出实施例以及比较例中所得的电池的初期放电容量与负极活性物质的合金组成之间的关系的图。 

图6为示出实施例以及比较例中所得的电池中的、第50个循环的放电容量保持率与负极活性物质的合金组成之间的关系的图。 

图7为示出实施例以及比较例中所得的电池中的、第100个循环的放电容量保持率与负极活性物质的合金组成之间的关系的图。 

图8为示出本发明的实施方式的锂离子二次电池的一例的截面示意 

图。 

符号说明 

1  锂离子二次电池 

10 电池单元 

11 正极 

12 负极 

12a 负极集电体 

12b 负极活性物质层 

13 电解质层 

30 包装体 

发明的具体实施方式

以下，针对本实施方式的电气设备用负极活性物质、使用其的电气设备用负极以及电气设备进行具体说明。需要说明的是，为了便于说明，以能够采用上述负极活性物质的电气设备的一例、即锂离子二次电池为例，对电气设备用负极活性物质、电气设备用负极以及电气设备进行说明。此外，为了便于说明，附图的尺寸比例可能存在一定程度的夸张、与实际的比例存在出入。