[发明专利]活性物质、电池和活性物质的制造方法

说明书

本公开的主要目的是提供一种充放电造成的体积变化小的活性物质。在本公开中，通过提供一种活性物质来解决上述课题，该活性物质具有一次粒子，上述一次粒子包含I型硅包合物和II型硅包合物中的至少一种晶相，在上述一次粒子的内部具有孔隙。

技术领域

本公开涉及活性物质、电池和活性物质的制造方法。

背景技术

近年来，电池的开发正在积极进行。例如在汽车产业界，电动汽车或混合动力汽车所用的电池开发正在推进。另外，作为电池所用的活性物质，已知Si粒子。

专利文献1和非专利文献1作为负极活性物质公开了使用I型硅包合物的锂离子电池。另外，非专利文献2公开了将具有II型硅包合物的晶相的化合物用作锂离子电池的负极活性物质。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第8,968,929

非专利文献

非专利文献1：“Synthesis and Characterization of Silicon Clathrates forAnode Applications in Lithium-IonBatteries”

URL:https://www.energy.gov/sites/prod/files/2014/03/f13/es149_chan_2013_o.pdf

非专利文献2：Thorsten Langer et al.,“Electrochemical Lithiation ofSilicon Clathrate-II”,Journal of The Electrochemical Society,159(8)A1318-A1322(2012)

发明内容

Si粒子的理论容量大，对电池的高能量密度化是有效的。但另一方面，Si粒子在充放电时的体积变化大。

本公开是鉴于上述实际状况而完成的，主要目的是提供一种充放电造成的体积变化小的活性物质。再者，有时将本公开中的活性物质称为硅包合物化合物。

为了解决上述课题，在本公开中，提供一种活性物质，具有一次粒子，上述一次粒子包含I型硅包合物和II型硅包合物中的至少一种晶相，在上述一次粒子的内部具有孔隙。

根据本公开，活性物质在一次粒子内部具有孔隙，因此能够吸收由充放电造成的膨胀。因此，能够增大束缚压力开始增大之前的容量、也就是无膨胀区域，能够减小体积变化。

在上述公开中，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中，上述I型硅包合物的晶相可以在2θ＝19.44°±1.00°、21.32°±1.00°、30.33°±1.00°、31.60°±1.00°、32.82°±1.00°、36.29±1.00°、52.39±1.00°、55.49±1.00°的位置具有峰。

在上述公开中，在使用CuKα射线的X射线衍射测定中，上述II型硅包合物的晶相可以在2θ＝20.09°±1.00°、21.00°±1.00°、26.51°±1.00°、31.72°±1.00°、36.26°±1.00°、53.01°±1.00°的位置具有峰。

在上述公开中，上述一次粒子内部的孔隙率可以为4％以上。

另外，在本公开中，提供一种电池，依次具有正极层、电解质层和负极层，上述负极层具有上述活性物质。

根据本公开，负极层含有上述活性物质，所以能够形成由充放电造成的体积变化小的电池。因此，可得到容量等电池特性良好的电池。