[发明专利]非水电解质二次电池用负极活性物质和非水电解质二次电池

说明书

使用硅材料作为负极活性物质的非水电解质二次电池中，使初次充放电效率和循环特性提高。作为实施方式的一例的负极活性物质颗粒(10)具备：Li_2zSiO_(2+z){0z2}所示的硅酸锂相(11)、和分散于硅酸锂相(11)中的硅颗粒(12)。构成硅酸锂相的硅酸锂的微晶尺寸为40nm以下。该微晶尺寸是根据负极活性物质颗粒(10)的由XRD测定得到的XRD图谱的硅酸锂(111)面的衍射峰的半值宽度、通过谢勒公式算出的。

技术领域

本公开涉及非水电解质二次电池用负极活性物质和非水电解质二次电池。

背景技术

已知的是，硅(Si)、SiO_x所示的硅氧化物等硅材料与石墨等碳材料相比，每单位体积能够吸藏更多的锂离子。特别是SiO_x与Si相比，锂离子的吸藏所产生的体积变化小，因此，研究了在锂离子电池等的负极中的应用。例如，专利文献1公开了，将SiO_x与石墨混合形成负极活性物质的非水电解质二次电池。

另一方面，使用SiO_x作为负极活性物质的非水电解质二次电池与以石墨为负极活性物质的情况相比，存在初次充放电效率低的课题。其主要原因在于，由于充放电时的不可逆反应而SiO_x变为Li₄SiO₄(不可逆反应物)。因此，为了抑制上述不可逆反应并改善初次充放电效率，提出了SiLi_xO_y(0x1.0、0y1.5)所示的负极活性物质(参照专利文献2)。另外，专利文献3公开了，硅氧化物中包含以Li₄SiO₄为主成分的硅酸锂相的负极活性物质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-233245号公报

专利文献2：日本特开2003-160328号公报

专利文献3：日本特开2007-59213号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献2、3中公开的技术均对SiO_x和锂化合物的混合物在高温下进行热处理，使SiO₂预先转化成作为不可逆反应物的Li₄SiO₄，从而实现初次充放电效率的改善。然而，该工艺中，在颗粒内部残留有SiO₂，仅在颗粒表面生成Li₄SiO₄。为了使其反应直至颗粒内部，假定必须进一步的高温工艺，此时Si和Li₄SiO₄的晶体粒径增大。而且，上述晶体粒径的增大会使例如充放电所导致的活性物质颗粒的体积变化大，而且使锂离子导电性降低。

然而，非水电解质二次电池中，不仅要求初次充放电效率高，还要求抑制充放电循环所产生的容量降低。本公开的目的在于，提供：包含硅材料的非水电解质二次电池用负极活性物质、且能够构筑初次充放电效率高、循环特性优异的非水电解质二次电池的负极活性物质。

用于解决问题的方案

本公开的一个方案的非水电解质二次电池用负极活性物质具备：Li_2zSiO_(2+z){0z2}所示的硅酸锂相、和分散于硅酸锂相中的硅颗粒，根据由XRD测定得到的XRD图谱的硅酸锂(111)面的衍射峰的半值宽度、通过谢勒公式算出的构成硅酸锂相的硅酸锂的微晶尺寸为40nm以下。

作为本公开的一个方案的非水电解质二次电池具备：使用上述负极活性物质的负极；正极；和，非水电解质。