[发明专利]电气设备用负极活性物质和使用其的电气设备

说明书

提供能够提高锂离子二次电池等电气设备的循环耐久性的方案。将包含具有规定组成的含硅合金的负极活性物质用于电气设备。具有如下特征：该含硅合金的使用CuKα1射线的X射线衍射测定中，Sn的(001)面的衍射峰强度B相对于Si的(111)面的衍射峰强度A之比的值(B/A)为0.3以上且3.7以下。此处，Si的(111)面的衍射峰存在于2θ＝24～33°的范围内，Sn的(001)面的衍射峰存在于2θ＝26～35°的范围内。

技术领域

本发明涉及电气设备用负极活性物质、及使用其的电气设备。对于本发明的电气设备用负极活性物质及使用其的电气设备，例如可以作为二次电池、电容器等用于电动汽车、燃料电池车和混合动力电动汽车等车辆的发动机等的驱动用电源、辅助电源。

背景技术

近年来，为了应对大气污染、全球变暖，迫切期望二氧化碳量的降低。在汽车业界，对因电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)的引入而带来的二氧化碳排出量的降低充满期待，把握它们的实用化的关键的发动机驱动用二次电池等电气设备的开发盛行。

作为发动机驱动用二次电池，与手机、笔记本电脑等中使用的民用锂离子二次电池相比，要求具有极高的功率特性和高能量。因此，在所有电池中具有最高理论能量的锂离子二次电池备受关注，目前正迅速地进行开发。

锂离子二次电池一般具有正极和负极介由电解质层被连接并容纳于电池外壳的结构，所述正极是使用粘结剂将正极活性物质等涂布于正极集电体的两面而成的，所述负极是使用粘结剂将负极活性物质等涂布于负极集电体的两面而成的。

目前，锂离子二次电池的负极中开始使用在充放电循环的寿命、成本方面有利的碳/石墨系材料。然而，在碳/石墨系的负极材料中，通过锂离子向石墨晶体中的吸藏/释放来进行充放电，因此有以下缺点：无法得到由最大锂导入化合物即LiC₆得到的理论容量372mAh/g以上的充放电容量。因此，利用碳/石墨系负极材料得到满足车辆用途的实用化水平的容量、能量密度是困难的。

另一方面，负极使用了与Li合金化的材料的电池与现有的碳/石墨系负极材料相比，能量密度提高，因此作为车辆用途中的负极材料受到期待。例如，Si材料在充放电时如下述反应式(A)那样每1mol吸藏释放3.75mol的锂离子，对于Li₁₅Si₄(＝Li_3.75Si)，其理论容量为3600mAh/g。

然而，对于负极使用了与Li合金化的材料的锂离子二次电池而言，其充放电时负极的膨胀收缩大。例如，吸藏Li离子时的体积膨胀对于石墨材料而言约为1.2倍，而对于Si材料而言，由于Si与Li合金化时自非晶状态向晶体状态转化会引起较大的体积变化(约4倍)，因此存在使电极的循环寿命降低的问题。另外，Si负极活性物质的情况下，容量与循环耐久性为折衷的关系，有难以在显示出高容量的同时提高循环耐久性的问题。

此处，专利文献1中公开了如下课题的发明：提供具有高容量、且循环寿命优异的负极粒料的非水电解质二次电池。具体而言，公开了使用如下物质作为负极活性物质：其为将硅粉末与钛粉末利用机械合金化法混合并进行湿式粉碎而得到的含硅合金，且包含以硅为主体的第1相和含有钛的硅化物(TiSi₂等)的第2相。此时还公开了，使这些2个相中的至少一者为非晶态或低结晶性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2006/129415号小册子

发明内容

发明要解决的问题

根据本发明人等的研究明确了，使用上述专利文献1中记载的负极粒料的锂离子二次电池等电气设备中，虽然可以示出良好的循环耐久性，但是循环耐久性有时是不充分的。