[发明专利]电气器件用负极活性物质

说明书

技术领域

本发明涉及适用于例如电动汽车（EV）或混合动力汽车（HEV）等电动机驱动用电源的以二次电池或电容器等为代表的电气器件中使用的负极活性物质。另外，还涉及使用该负极活性物质的负极及电气器件。

背景技术

近年来，作为应对大气污染及地球变暖的对策，提出了以降低CO₂排出量为目标的各种对策。特别是在汽车产业界，期待通过电动汽车或混合动力汽车的引入来降低CO₂排出量。作为这些车辆的电动机驱动用电源，一直进行着高性能的二次电池的开发。作为这种二次电池，特别要求高容量及循环特性优异，因此，在各种二次电池中，具有高的理论能量的锂离子二次电池备受关注。

为了提高这种锂离子二次电池的能量密度，要求提高正极和负极每单位质量中所储蓄的电量。而且，为了满足这种要求，各种活性物质的选定变得极其重要。这种活性物质中，作为构成负极活性物质的材料使用各种材料。例如，专利文献1中公开了作为负极活性物质的一种，使用以硅（Si）为代表的结晶性金属。

专利文献1：（日本）特开2007－194204号公报

但是，以硅这样的结晶性金属为主要成分的负极活性物质为高容量，另一方面，存在因锂（Li）吸收时的体积变化产生的活性物质粒子的破裂引起的微粉化会引起集电性的劣化的缺点。因此，具有循环寿命较短的问题，解除这种问题一直以来成为课题。另外，上述专利文献1中记载的负极活性物质在非晶硅薄膜中分散有晶体硅的方式，另外，晶体硅的晶体大小不足5nm。另外，如果从硅的晶体生长机制的物理常识的观点来看，上述晶体硅粒子三维上为相同大小。即，该硅粒子可以说是“各向同性的粒子”。

发明内容

本发明是为了解决使用硅那样的结晶性金属的现有的负极材料中的所述那样的课题而研发的。于是，本发明的目的在于，提供一种具备优异的循环寿命的电气器件用负极活性物质。另外，提供一种应用这种负极活性物质的负极及电气器件、例如锂离子二次电池。

本发明的方式的电气器件用负极活性物质的特征在于，由具有相对于结晶滑移面的垂直方向的大小为500nm以下构造的结晶性金属构成。

另外，本发明的方式的电气器件用负极的特征在于，具备本发明的电气器件用负极活性物质。另外，本发明的方式的电气器件的特征在于，具备本发明的电气器件用负极活性物质或本发明的电气器件用负极。另外，作为代表例，可以将电气器件设为锂离子二次电池。

附图说明

图1（a）是表示充电过程中的硅的滑移面上的X射线衍射图案的变化的图表，另外，图1（b）是表示硅的充电曲线的图表；

图2是表示从硅的各结晶面得到的X射线衍射峰值半值宽相对于充电容量的变化的图表；

图3是表示以硅为负极活性物质使用的电池中充电容量的上限值和循环寿命的关系的图表；

图4是表示针状硅的形状例的SEM图像；

图5是表示对使用硅活性物质的单电池的容量维持率带来的相对于硅活性物质的滑移面的垂直方向的大小的影响的图表；

图6是表示本发明实施方式的锂离子二次电池的一例的概略剖面图。

符号说明

1     锂离子二次电池

10    电池元件

11    正极

11A   正极集电体

11B   正极活性物质层

12    负极

12A   负极集电体

12B   负极活性物质层

13   电解质层

14   单电池层

21   正极极片

22   负极极片

30   外装体

具体实施方式

下面，对本发明一实施方式的电气器件用负极活性物质、电气器件用负极及电气器件进行详细地说明。另外，本说明书中，“％”只要没有特别说明，就是指质量百分率。另外，附图的尺寸比率为了便于说明而被放大，有时与实际的比率不同。

图1表示通过X射线衍射测定，硅的滑移面的（111）结晶面在充电过程中的变化情况。