[发明专利]含硅粒子、非水电解质二次电池用负极材料、非水电解质二次电池、及含硅粒子的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合非水电解质二次电池用负极活性物质的含硅粒子。 

背景技术

近年来，随着便携式电子设备、通信设备等的显著发展，从经济性与设备的小型化、轻量化的观点来看，对高能量密度的非水电解质二次电池有着很强的需求。 

由于与目前实际使用的碳材料的理论容量372mAh/g相比，硅显示出显著更高的4200mAh/g的理论容量，因此，在电池的小型化与高容量化方面，硅是最受期待的材料。 

例如，专利文献1公开了一种使用单晶硅作为负极活性物质的载体(supporter)的锂离子二次电池。 

并且，专利文献2公开了一种使用包含单晶硅、多晶硅及非晶硅的Li_xSi（其中，x为0～5）的锂合金的锂离子二次电池，其中尤其优选使用非晶硅的Li_xSi，例示出一种结晶性硅的粉碎物，其被将单硅烷进行等离子分解而得的非晶硅所覆盖。 

然而，此时，如实施例中所描述的，使用30份的硅成分，并使用55份的石墨作为导电剂，并未充分发挥硅的电池容量。 

并且，在专利文献3～5中公开了以下方法：利用蒸镀法使非晶质硅薄膜堆积于电极集电器上，作为负极利用。 

还公开了以下方法：直接在此集电器上气相生长硅的方法，其中通过控制生长方向，来抑制由体积膨胀所引起的循环特性的降低（参照专利文献6）。利用此方法，虽然可以制造高容量且循环特性良好的负极，但存在以下问题：由于生产速度受到限制而使成本较高，并且难以使硅薄膜较厚，而且负极集电器的铜将会扩散到硅中。 

因此，近年来已公开了以下方法：使用含硅粒子，并限制硅的电池容量 利用率以抑制体积膨胀（参照专利文献7～9等）；对添加有氧化铝的硅熔体进行急冷，以利用多晶颗粒的晶界作为体积变化的缓冲带（参照专利文献10）；使用由α，β-FeSi₂的混相多晶体所构成的多晶颗粒（参照专利文献11）；及，单晶硅锭的高温塑性加工法（参照专利文献12）。 

如上所述，为了利用硅作为活性物质，而提出一种具有各种结晶结构的金属硅和硅合金，但其中任一种均在成本方面不利，而尚未提出一种可以廉价大量合成的制造方法。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本专利第2964732号公报 

专利文献2：日本专利第3079343号公报 

专利文献3：日本专利第3702223号公报 

专利文献4：日本专利第3702224号公报 

专利文献5：日本专利第4183488号公报 

专利文献6：日本特开2006-338996号公报 

专利文献7：日本特开2000-173596号公报 

专利文献8：日本专利第3291260号公报 

专利文献9：日本特开2005-317309号公报 

专利文献10：日本特开2003-109590号公报 

专利文献11：日本特开2004-185991号公报 

专利文献12：日本特开2004-303593号公报 

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，廉价地提供一种含硅粒子，所述含硅粒子在作为负极活性物质使用时，充放电时的体积变化较少，可以使非水电解质二次电池的初始效率较高并且循环特性优异。 

为了实现上述目的，本发明提供一种含硅粒子，其是作为非水电解质二次电池用负极活性物质而使用，其特征在于，其在X射线结晶衍射中，具有以2θ＝28.6°为波峰的衍射线。 

如果是这种含硅粒子，由于体积变化受到抑制而使结晶晶界上的应力得 以缓和，因此，通过作为非水电解质二次电池用负极活性物质使用，可以提供高容量且长寿命的非水电解质二次电池，且价格低廉。 

此时优选为，前述含硅粒子含有选自硼、铝、磷、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、锗、锡、锑、铟、钽、钨、及镓中的1种或2种以上。 

如果含有这种元素，体积电阻率将会降低，而使含硅粒子的导电率优异。 

并且，本发明提供一种非水电解质二次电池用负极材料，其特征在于，其使用本发明的含硅粒子作为非水电解质二次电池用负极活性物质。 

如果是这种使用本发明的含硅粒子作为非水电解质二次电池用负极活性物质的非水电解质二次电池用负极材料，非水电解质二次电池用负极材料就可以廉价提供高容量且长寿命的非水电解质二次电池。