[发明专利]电气设备用负极活性物质

说明书

本发明提供一种电气设备用负极活性物质，其具有合金，所述合金含有12质量%以上且低于100质量%的Si、超过0质量%且45质量%以下的Sn、以及超过0质量%且43质量%以下的Al，余量为不可避免的杂质。该负极活性物质可以通过以例如Si、Sn及Al为靶且使用多元DC磁控溅射装置而得到。而且，应用了本发明的负极活性物质的电气设备的循环寿命提高、容量及循环耐久性优异。

技术领域

本发明涉及例如适用于电动汽车(EV)、混合电动汽车(HEV)等的发动机驱动用电源的、以二次电池、电容器等为代表的电气设备用的负极活性物质。另外，涉及使用该负极活性物质的负极、电气设备，还涉及锂离子二次电池。

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。特别是在汽车产业界，期待通过引入电动汽车、混合电动汽车来削减CO₂排放量。另外，作为这些车辆的发动机驱动用电源，高性能的二次电池的开发正日益盛行。作为上述发动机驱动用二次电池，特别要求高容量、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的能量密度，必须增加正极和负极的每单位质量所蓄积的电量。另外，为了满足诸如这样的要求，各种活性物质的选定变得极其重要。

作为单位体积的放电容量大且充放电循环特性优异的锂离子二次电池用电极材料的制造方法，例如，专利文献1中提出了如下所述的制造方法。即，准备利用湿式介质磨对以Si为主成分的粉末进行粉碎而得到的具有给定平均粒径和比表面积的Si微粒。然后，向其中添加含有Sn、Al等给定元素的金属粉末、和碳粉末，并利用球磨机进行干式粉碎。这样，提出了一种制成给定平均粒径和比表面积的复合粒子的电极材料的制造方法。另外，其中还记载了下述内容：使用由此得到的电极作为锂离子二次电池的负极。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2006-216277号公报

发明内容

但是，在使用专利文献1所记载的负极材料的锂离子二次电池中，Si和Li进行合金化时，会由无定形状态转变为晶体状态。其结果，存在产生较大的体积变化、电极的循环寿命降低的问题。另外，就这种Si类活性物质的情况而言，容量和循环耐久性处于折衷的关系，存在难以在保持高容量的同时提高耐久性的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制无定形-晶体的相转变从而使循环寿命提高、而且具有高容量的锂离子二次电池等电气设备用的负极活性物质。本发明的目的还在于提供应用了这种负极活性物质的负极以及使用它们的电气设备，例如锂离子二次电池。

本发明的实施方式所涉及的电气设备用负极活性物质的特征在于，具有合金，该合金含有12质量%以上且低于100质量%的Si、超过0质量%且45质量%以下的Sn、以及超过0质量%且43质量%以下的Al，且余量为不可避免的杂质。另外，本发明的电气设备用负极的特征在于，具备本发明的负极活性物质。另外，本发明的电气设备的特征在于，具备本发明的负极活性物质或本发明的负极。需要说明的是，作为本发明的电气设备的代表，可以举出锂离子二次电池。

附图说明

[图1]图1为三元组成图，其描绘并示出了构成本发明的电气设备用负极活性物质的Si-Sn-Al系合金的组成范围、以及实施例中成膜的合金成分。

[图2]图2为三元组成图，其示出了构成本发明的电气设备用负极活性物质的Si-Sn-Al系合金的优选组成范围。

[图3]图3为三元组成图，其示出了构成本发明的电气设备用负极活性物质的Si-Sn-Al系合金的更优选的组成范围。