[发明专利]二次电池用负极活性物质及其制造方法、以及二次电池

说明书

二次电池用负极活性物质具备：包含硅颗粒、及硅酸锂相的硅酸盐复合颗粒。硅酸锂相中分散有硅颗粒，硅酸盐复合颗粒的孔隙率为2％以下。另外，基于X射线衍射法(XRD)的衍射图案中，出现在2θ＝23°～25°的范围内的源自硅酸锂相的峰的累积强度I₂相对于出现在2θ＝27°～30°的范围内的源自硅颗粒的Si(111)面的峰的累积强度I₁之比I₂/I₁为0.3以下。

技术领域

本公开主要涉及二次电池用负极活性物质的改良。

背景技术

近些年，非水电解质二次电池等二次电池由于具有高电压且高能量密度，因此期待作为小型民用用途、蓄电装置和电动汽车的电源。由于要求电池的高能量密度化，因此期待利用包含与锂合金化的硅(silicon)的材料作为理论容量密度高的负极活性物质。

然而，由于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(特别是初始放电容量相对于初始充电容量之比)低的问题。因此，提出了将相当于不可逆容量的锂预先导入到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、及分散于硅酸锂相内的硅颗粒的复合颗粒的方案(专利文献1)。硅颗粒有助于充放电反应(可逆的锂的吸储和释放)。

复合颗粒例如可通过在高温且高压气氛中对玻璃状的硅酸锂粉末与硅颗粒的混合物进行焙烧而制造。

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

已知上述复合颗粒在充放电时伴随锂的吸储和释放引起的硅颗粒的膨胀和收缩的程度较大。因此，随着硅颗粒的膨胀和收缩，会对存在于硅颗粒的周围的硅酸锂相产生较大的应力，由此复合颗粒发生龟裂、破裂。与此相伴，复合颗粒与其周边的粘结材料的结合力减弱，特别是破裂的复合颗粒失去与周围颗粒的导电路径而孤立。另外，电解液与硅颗粒的副反应被促进。结果，引起充放电循环特性的降低。

鉴于上述情况，本公开的一个方案涉及二次电池用负极活性物质，其具备：包含硅颗粒、及硅酸锂相的硅酸盐复合颗粒，前述硅酸锂相中分散有前述硅颗粒，前述硅酸盐复合颗粒的孔隙率为2％以下，基于X射线衍射法(XRD)的衍射图案中，出现在2θ＝23°～25°的范围内的源自前述硅酸锂相的峰的累积强度I₂相对于出现在2θ＝27°～30°的范围内的源自前述硅颗粒的Si(111)面的峰的累积强度I₁之比I₂/I₁为0.3以下。

本公开的另一方案涉及二次电池，其具备：正极、负极、电解质、及夹设于前述正极与前述负极之间的分隔件，前述负极包含集电体、及负极活性物质层，前述负极活性物质层包含上述二次电池用负极活性物质。

本公开的另一个方案涉及二次电池用负极活性物质的制造方法，其具备如下工序：准备具备硅颗粒、及非晶质的硅酸锂相、且在前述硅酸锂相中分散有前述硅颗粒的硅酸盐复合颗粒的工序；将前述硅酸盐复合颗粒的粉末成型的工序；将前述成型后的前述硅酸盐复合颗粒在加热至600℃以上且1000℃以下的状态下放置40秒以上且200秒以下的时间的工序；及在经前述加热的状态下对前述硅酸盐复合颗粒进行加压的工序。

通过使用本公开的负极活性物质，从而得到具有优异的充放电循环特性的二次电池用负极和二次电池。

附图说明

图1是示意性示出本公开的一实施方式的二次电池用负极活性物质(LSX颗粒)的剖视图。

图2是切去本公开的一实施方式的二次电池的一部分的立体简图。

图3是示出本公开的一实施方式的二次电池用负极活性物质的制造中使用的装置的概略构成的示意图。