[发明专利]非水电解质二次电池用负极活性物质

说明书

一种非水电解质二次电池用负极活性物质，其具备硅酸锂复合颗粒，所述硅酸锂复合颗粒包含硅酸锂相和分散于硅酸锂相内的硅颗粒，硅酸锂相为包含Li、Si、O和M的氧化物相，M为以下的元素：除碱金属的第1族、氧族的第16族、稀有气体的第18族元素和Si之外的元素。硅酸锂相中的各元素相对于Li、Si、M的总含量如下：Li为3～55摩尔％、Si为25摩尔％以上、M为3～50摩尔％。碳材料存在于硅酸锂复合颗粒的内部，碳材料在硅酸锂复合颗粒的截面中所占的面积比率为0.008～6％。

技术领域

本发明主要涉及非水电解质二次电池用负极活性物质的改良。

背景技术

近年来，由于非水电解质二次电池具有高电压且高能量密度，因此可期待作为小型民生用途、电力贮藏装置和电动汽车的电源。在要求电池的高能量密度化的过程中，作为理论容量密度高的负极活性物质，期待利用包含与锂合金化的硅(silicon)的材料。

然而，包含硅的材料的不可逆容量大，因此存在初始的充放电效率(特别是初次放电容量相对于初次充电容量之比)低这样的问题。因此，提出了将相当于不可逆容量的锂预先导入至包含硅的材料中的各种技术。具体而言，提出了使用包含硅酸锂相和分散于硅酸锂相内的硅颗粒的复合颗粒(专利文献1)。硅颗粒有利于充放电反应(可逆的锂的吸藏和释放)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-153520号公报

发明内容

已知充放电时，伴随锂的吸藏和释放的硅颗粒的膨胀和收缩的程度大。因此，随着硅颗粒的膨胀和收缩，存在于硅颗粒周围的硅酸锂相中产生大的应力，由此在复合颗粒中产生龟裂、断裂。伴随于此，复合颗粒与其周边的粘结材料的结合力减弱，特别是断裂的复合颗粒失去与周围的颗粒的导电通路而孤立。由此，引起充放电循环特性的降低。

鉴于以上，本发明的一个方案涉及一种非水电解质二次电池用负极活性物质，其具备硅酸锂复合颗粒，所述硅酸锂复合颗粒包含硅酸锂相和分散于硅酸锂相内的硅颗粒，硅酸锂相为包含Li、Si、O和M的氧化物相，M为以下的元素：除碱金属的第1族、氧族的第16族、稀有气体的第18族元素和Si之外的元素，硅酸锂相中的各元素相对于Li、Si和M的总含量如下：Li为3～55摩尔％、Si为25摩尔％以上、M为3～50摩尔％，碳材料存在于硅酸锂复合颗粒的内部，碳材料在硅酸锂复合颗粒的截面中所占的面积比率为0.008～6％。

使用本发明的负极活性物质，可以得到：具有优异的充放电循环特性的非水电解质二次电池。

附图说明

图1为示意性示出本发明的一个实施方式的负极活性物质的截面图。

图2为切去了本发明的一个实施方式的非水电解质二次电池的一部分的立体简图。

具体实施方式

本发明的实施方式的非水电解质二次电池用负极活性物质具备硅酸锂复合颗粒(以下，称为LSX颗粒)，所述硅酸锂复合颗粒包含硅酸锂相和分散于硅酸锂相内的硅颗粒。换言之，LSX颗粒具有：海岛结构的海部即硅酸锂相和岛部即硅颗粒。硅酸锂相为包含Li、Si、O和M(M为除碱金属的第1族、氧族的第16族、稀有气体的第18族元素和Si之外的元素)的氧化物相。硅酸锂相中的各元素相对于Li、Si和M的总含量如下：Li为3～55摩尔％(优选10～40摩尔％)、Si为25摩尔％以上(优选40～70摩尔％)、M为3～50摩尔％(优选5～30摩尔％)。M可以仅使用1种，也可以组合2种以上而使用。