[发明专利]电池负极材料和电池

说明书

技术领域

本公开涉及电池负极材料和电池。

背景技术

专利文献1公开了一种硼置换石墨，其是将混合添加有硼化合物的不熔化碳质材料碳化后，在不与硼反应的惰性气氛中快速进行升温，进行了石墨化处理后快速冷却得到的硼置换石墨，在采用XPS(X射线光电子能谱分析)测定出的硼1s谱中，由188eV附近的B1s峰的强度比得到的硼的比例，为采用XPS检测出的表面层元素之中的5原子％以下。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2000-313609号公报

发明内容

现有技术中，期望不损失碳材料所具有的放电容量密度而实现输入特性优异的电池负极材料和电池。

本公开的一方案中的电池负极材料含有碳材料，所述碳材料含有硼，在采用X射线光电子能谱法得到的B1s谱中，所述碳材料在结合能187.0eV～188.5eV的范围出现的峰的峰面积相对于在结合能184.0eV～196.5eV的范围出现的峰的全部峰面积的合计的比例为50％以上。

根据本公开，能够不损失碳材料所具有的放电容量密度而实现输入特性优异的电池负极材料和电池。

附图说明

图1是表示实施方式2中的电池的一例即电池10的概略结构的截面图。

图2是表示采用X射线光电子能谱法对实施例3的电池负极材料进行测定的结果的图。

图3是表示采用X射线光电子能谱法对比较例2的电池负极材料进行测定的结果的图。

标号说明

10 电池

11 负极集电体

12 负极合剂层

13 负极

14 正极集电体

15 正极合剂层

16 正极

17 隔板

18 外装体

具体实施方式

以下，对本公开的实施方式进行说明。

(实施方式1)

实施方式1中的电池负极材料包含含有硼的碳材料。

此时，在实施方式1中的电池负极材料中，在采用X射线光电子能谱法得到的B1s谱中，碳材料在结合能187.0eV～188.5eV的范围出现的峰的峰面积相对于在结合能184.0eV～196.5eV的范围出现的峰的全部峰面积的合计的比例为50％以上。

根据以上的技术方案，能够不损失碳材料(例如石墨材料)所具有的放电容量密度而实现输入特性优异的电池负极材料和电池。

实施方式1中的电池负极材料的特征在于所含有的硼的存在状态。本发明人对碳材料中所含的硼的各种化学状态分析、以及这些碳材料与锂离子的反应性进行了研讨。结果发现通过含有更多的特定状态的硼，作为电池负极材料，不会损失碳材料(例如石墨材料)所具有的放电容量密度，显示比以往优异的输入特性。

根据实施方式1中的电池负极材料可得到比以往优异的输入特性的原因推测如下。

硼原子比碳原子少1个电子。因此，认为通过使硼适当地存在于碳材料内，碳材料的电子密度减少。如果电子密度减少，则来自具有正电荷的锂离子等阳离子的电子容易被接受。其结果，预测输入特性提高。

在此，作为硼的存在状态，可列举与碳结合的硼、与硼结合的硼、与微量含有的氧和/或氮结合的硼等。另外，例如在与碳结合的硼中，可列举在碳层内固溶的硼、在碳层间固溶的硼、B₄C等碳化物中的硼等。

在采用X射线光电子能谱法得到的B1s谱中，认为在结合能187.0eV～188.5eV的范围出现的峰是由碳与在碳层内固溶的硼的结合引起的。因此，在该峰面积的比例为50％以上的情况下，碳材料中所含的硼之中、与碳结合的在碳层内固溶的硼的比例变得充分大。其结果，能够使碳材料的电子密度充分减少。其结果，能够不损失碳材料(例如石墨材料)所具有的放电容量密度而得到优异的输入特性。

另一方面，在结合能187.0eV～188.5eV的峰面积的比例小于50％的情况下，碳材料中所含的硼之中、具有不需要使电子密度减少的化学状态的硼的比例增加。因此，认为放电容量密度与输入特性之中的一者或两者会减少。

X射线光电子能谱法是光电子能谱法的1种。向样品的表面照射X射线，测定以照射的X射线为基准时的光电子的能量(结合能)和光电子的个数。由此，能够分析样品的构成元素及其化学状态。

此外，通过求算某一结合能时的峰面积比，能够对该元素的化学状态进行定量。