[发明专利]二次电池用负极活性物质和二次电池

说明书

一种二次电池用负极活性物质，其具备硅酸盐复合颗粒，所述硅酸盐复合颗粒包含：硅酸盐相、和分散于硅酸盐相内的硅颗粒，硅酸盐相为包含Si、O和碱金属的氧化物相，碱金属至少包含Na和K。

技术领域

本发明主要涉及二次电池用负极活性物质的改良。

背景技术

近年来，二次电池具有高电压且高能量密度，因此可期待作为小型民生用途、电力贮藏装置和电动汽车的电源。在要求电池的高能量密度化的过程中，作为理论容量密度高的负极活性物质，可期待利用包含与锂合金化的硅(silicon)的材料。其中，SiO₂中分散有微细的硅的材料(SiO_x)因能抑制源自硅的膨胀和收缩的微细化而受到关注。

然而，SiO_x的不可逆容量大，因此存在初始的充放电效率低的问题。另外，以气相法合成的SiO_x能包含的硅量存在限制，仅可以得到x值为1左右的材料，高容量化存在限度。

因此，提出了使用含有预先包含相当于不可逆容量的锂的硅酸锂相、和分散于硅酸锂相内的硅颗粒的复合颗粒的方案(专利文献1)。硅颗粒有助于充放电反应(锂可逆的吸藏和释放)。硅酸锂相与硅颗粒的复合颗粒可以通过将玻璃状的硅酸锂粉末与硅颗粒的混合物在高温且高压气氛中进行烧结而制造。复合颗粒中所含的硅颗粒量可根据硅酸锂粉末与硅颗粒的混合比率来任意控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-153520号公报

发明内容

烧结工序中，硅酸锂粉末熔融，以填埋硅颗粒之间的间隙的方式流动。其结果，形成具有硅酸锂相的海部与硅颗粒的岛部的海岛结构。通过形成致密的海岛结构，从而可抑制起因于硅颗粒的膨胀和收缩的复合颗粒的劣化。即，为了改善电池的循环特性，要求形成致密的复合颗粒。

烧结工序中，要求烧结温度下的硅酸锂的低粘度化。另外，硅酸锂的结晶化能进行。硅酸锂部分结晶化时，其流动性降低，无法充分填埋硅颗粒之间的间隙。其结果，生成包含孔隙的复合颗粒，难以充分改善电池的循环特性。

鉴于以上情况，本发明的一个方面涉及一种二次电池用负极活性物质，其具备硅酸盐复合颗粒，所述硅酸盐复合颗粒包含：硅酸盐相、和分散于前述硅酸盐相内的硅颗粒，前述硅酸盐相为包含Si、O和碱金属的氧化物相，前述碱金属至少包含Na和K。

根据本公开，可抑制烧结工序中的硅酸盐的结晶化，能够得到孔隙少的硅酸盐复合颗粒，因此，能够得到具有优异的循环特性的二次电池。

附图说明

图1为示意性示出本公开的一实施方式的硅酸盐复合颗粒的截面图。

图2为本公开的一实施方式的二次电池的一部分缺口立体图。

具体实施方式

本公开的实施方式的二次电池用负极活性物质具备硅酸盐复合颗粒，所述硅酸盐复合颗粒包含：硅酸盐相、和分散于硅酸盐相内的硅颗粒。换言之，硅酸盐复合颗粒具有：作为海岛结构的海部的硅酸盐相、和作为岛部的硅颗粒。硅酸盐相为包含Si、O和碱金属的氧化物相。此处，硅酸盐相至少包含Na和K作为碱金属。

通常，与包含单独的碱金属的玻璃相比，包含多种碱金属的玻璃的离子传导性变低。这样的现象被称为混合碱效应。要求用作电池的负极活性物质的硅酸盐复合颗粒具有恒定的离子传导性。因此，可认为以往仅包含Si、O和单独碱金属的硅酸盐相是有利的。

然而，实际上硅酸盐相至少包含Na和K，从而可以享受各种优点。第1，包含Na和K的硅酸盐相能比以往还廉价地制造。这是由于，Na和K的资源量大，能廉价地获得原料。