[发明专利]非水电解质二次电池用负极活性物质、非水电解质二次电池、电池包以及非水电解质二次电池用负极活性物质的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池用负极活性物质、非水电解质二次电池、电池包以及非水电解质二次电池用负极活性物质的制造方法。

背景技术

近年来，由于电子设备的小型化技术急速发展，各种便携式电子设备不断普及。并且，对作为这些便携式电子设备的电源的电池也要求小型化，从而具有高能量密度的非水电解质二次电池备受注目。

特别是，尝试使用了硅、锡等与锂合金化的元素、非晶质硫属化合物等锂嵌入容量大、密度高的物质。其中，硅能够嵌入锂直至锂原子相对于一个硅原子为4.4的比率，单位质量的负极容量达到石墨质碳的约10倍。但是，硅伴随充放电循环中锂的嵌入和脱嵌而体积变化大，活性物质粒子会微粉化等在循环寿命上存在问题。

本发明的发明者们反复潜心进行了实验，结果发现：就将微细的一氧化硅与碳质物复合化并烧成而成的活性物质而言，可以得到微晶Si以被包含或保持在与Si牢固结合的SiO₂中的状态分散于碳质物中而成的活性物质，能够实现高容量化和循环特性的提高。然而，即便是这样的活性物质，当进行数百次的充放电循环时，容量也会降低，对于长时间使用来说，寿命特性是不充分的。

此外，在对容量降低的过程进行详细研究时，发现：活性物质中所含的微晶Si在反复充放电期间生长而雏晶尺寸变大。由于该雏晶尺寸的生长，存在因充放电时的Li的嵌入和脱嵌而造成体积变化的影响变大从而产生容量降低之类的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-119176号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于提供长寿命的非水电解质二次电池和电池包、用于它们的非水电解质二次电池用负极活性物质、该非水电解质二次电池用负极活性物质的制造方法。

用于解决问题的手段

本发明的非水电解质二次电池用负极活性物质的特征在于，其具有碳质物、碳质物中的氧化硅物相、氧化硅相中的硅相和碳质物中的氧化锆相，所述负极活性物质在粉末X射线衍射测定中于2θ=30±1°处具有衍射峰。

附图说明

图1是表示实施方式的负极活性物质的概念图。

图2是表示实施方式的负极活性物质的制造方法的流程图。

图3是实施方式的非水电解质二次电池的概念图。

图4是实施方式的非水电解质二次电池的放大概念图。

图5是实施方式的电池包的概念图。

图6是表示电池包的电路的框图。

图7是表示实施例和比较例的负极活性物质的粉末X射线衍射测定的谱图。

具体实施方式

下面，参照附图对实施方式进行说明。

（第一实施方式）

如图1的概念图所示，第一实施方式的负极活性物质100包含碳质物101、碳质物101中的氧化硅相102、氧化硅相102中的硅相103和碳质物101中的氧化锆相104。

负极活性物质100为进行Li的嵌入和脱嵌的含硅的粒子。优选是负极活性物质100的平均一次粒径为5μm～100μm、比表面积为0.5m²/g～10m²/g的粒子。活性物质的粒径和比表面积影响锂的嵌入脱嵌反应的速度，对负极特性有很大影响，但只要是上述范围的值就能够稳定发挥特性。另外，平均一次粒径是通过将由SEM图像随机选出的10个负极活性物质的粒径算平均而求得的。此外，比表面积是通过利用水银压入法进行微孔分布测定而求得的。

实施方式的碳质物101为导电性材料，复合化有氧化硅相102和氧化锆相104。碳质物101形成负极活性物质。作为碳质物101，可以使用选自石墨、硬碳、软碳、无定形碳和乙炔黑中的一种以上。其中，考虑下述理由，优选为仅有石墨或者石墨与硬碳的混合物。从提高活性物质的导电性的观点考虑，优选石墨作为负极活性物质100的碳质物101。从包覆活性物质整体而缓解膨胀收缩的效果大的观点考虑，优选硬碳作为负极活性物质100的碳质物101。另外，上述复合化包括氧化硅相102和氧化锆相104被内包于碳质物101中的形态和保持在碳质物101中的形态这两种形态。

此外，负极活性物质100也可以被与上述列举出来的碳质物101相同种类的化合物所包覆。被包覆是指氧化硅相102和氧化锆相104不露出而被碳系的化合物所覆盖，因此具有负极活性物质100的导电性优异这样的优点。