JP2002042788A - Lithium secondary battery and manufacturing method for it - Google Patents

Lithium secondary battery and manufacturing method for it

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JP2002042788A
JP2002042788A JP2000231291A JP2000231291A JP2002042788A JP 2002042788 A JP2002042788 A JP 2002042788A JP 2000231291 A JP2000231291 A JP 2000231291A JP 2000231291 A JP2000231291 A JP 2000231291A JP 2002042788 A JP2002042788 A JP 2002042788A
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silicon
powder
negative electrode
compound
secondary battery
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JP2000231291A
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Hiroaki Ikeda
博昭 池田
Hiroshi Watanabe
浩志 渡辺
Satoshi Ubukawa
訓 生川
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium secondary battery with excellent charging/ discharging cycle characteristics and having high capacity. SOLUTION: This lithium secondary battery is provided with a negative electrode, a positive electrode and a nonaqueous electrolyte. The negative electrode contains a silicon material for storing and discharging lithium ions, a carbon material, and a compound having boron atoms and silicon atoms.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
およびその製造方法に関し、より詳しくは負極を改良し
て、高容量でかつ良好な充放電サイクル特性を備えたリ
チウム二次電池およびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a lithium secondary battery having a high capacity and good charge / discharge cycle characteristics by improving a negative electrode and a method for manufacturing the same. It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、リチウム二次電池に関して
は、充放電サイクル特性の改善が主要な研究課題となっ
ている。この課題を解決するものとして、負極にリチウ
ムイオンを吸蔵放出する炭素材料を用いた電池が提案さ
れ、実用化されている。この電池は、充放電サイクル特
性に優れるものの、合金負極に比べ高い容量は実現でき
ていない。
2. Description of the Related Art For lithium secondary batteries, improvement of charge / discharge cycle characteristics has been a major research topic. As a solution to this problem, a battery using a carbon material that stores and releases lithium ions in a negative electrode has been proposed and put into practical use. Although this battery is excellent in charge / discharge cycle characteristics, it has not been able to realize a higher capacity than the alloy negative electrode.

【0003】このような状況下において、負極に、充電
の際に電気化学的にリチウムと合金化する珪素材料を用
いることが提案されている(特開平10−255768
号公報)。この珪素材料は、炭素材料よりも高い容量を
実現できるという特徴を有する。
Under such circumstances, it has been proposed to use, for the negative electrode, a silicon material which electrochemically alloys with lithium at the time of charging (JP-A-10-255768).
No.). This silicon material has a feature that a higher capacity can be realized than a carbon material.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記珪
素材料は、充放電に伴う体積変化(リチウムイオンの吸
蔵放出に起因する膨張収縮)が大きいので、充放電を繰
り返すと珪素材料自体が微粉化してしまうという問題が
ある。このように微粉化してしまうと、リチウムイオン
を吸蔵放出する構造が破壊されるので、負極全体の吸蔵
放出量が低下してしまう。さらに、微粉化に伴い負極内
に微小な隙間が発生するので、電子がスムーズに移動で
きなくなり、珪素材料自体の低い電子伝導性と相まっ
て、集電率の悪化が顕著となる。よって、充分なサイク
ル特性を有する二次電池を構成できない。
However, since the silicon material has a large volume change (expansion and shrinkage due to occlusion and release of lithium ions) due to charge and discharge, the silicon material itself is pulverized when charge and discharge are repeated. Problem. When the powder is pulverized in this manner, the structure for storing and releasing lithium ions is destroyed, so that the amount of storage and release of the entire negative electrode is reduced. Further, since fine gaps are generated in the negative electrode along with the pulverization, electrons cannot move smoothly, and the deterioration of the current collection rate becomes remarkable in combination with the low electron conductivity of the silicon material itself. Therefore, a secondary battery having sufficient cycle characteristics cannot be configured.

【0005】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、優れた充放電サイクル特性を有する高
容量なリチウム二次電池およびその製造方法を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a high-capacity lithium secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics and a method for manufacturing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に記載の発明は、負極と、正極と、非水
電解質とを備えたリチウム二次電池において、上記負極
は、リチウムイオンを吸蔵放出する珪素材料と、炭素材
料と、硼素原子および珪素原子を有する化合物とを含有
してなるものであることを特徴とする。
Means for Solving the Problems To solve the above problems, the invention according to claim 1 is a lithium secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the negative electrode comprises: It is characterized by containing a silicon material capable of inserting and extracting lithium ions, a carbon material, and a compound having a boron atom and a silicon atom.

【0007】本発明者らは、高容量化が可能な珪素材料
に関して、サイクル特性を改善することを中心に実験研
究を重ねた。その結果、珪素材料と、炭素材料と、硼素
原子および珪素原子を有する化合物とを用いれば、珪素
材料が有する高容量を大きく損なうことなく、サイクル
特性を改善できることを突き止め、本発明に到達した。
このようにサイクル特性を改善できる理由は必ずしも明
らかではないが、つぎのような理由によると考えられ
る。すなわち、硼素原子および珪素原子を有する化合物
はリチウムイオンを吸蔵放出せず充放電時に殆ど体積が
変化しないものであり、また炭素材料はリチウムイオン
を吸蔵放出し、かつ電子伝導性が良好であるので、これ
らを珪素材料とともに負極中に存在させることにより、
微粉化自体が抑制されるとともに、微粉化が進行したと
しても炭素材料によって集電率の大きな低下を招かない
ためと考えられる。
The present inventors have repeated experimental studies on silicon materials capable of increasing the capacity, with a focus on improving the cycle characteristics. As a result, they have found that the use of a silicon material, a carbon material, and a compound having a boron atom and a silicon atom can improve the cycle characteristics without significantly impairing the high capacity of the silicon material, and reached the present invention.
The reason why the cycle characteristics can be improved in this way is not necessarily clear, but is considered to be due to the following reason. That is, a compound having a boron atom and a silicon atom does not occlude and release lithium ions and hardly changes in volume during charge and discharge, and a carbon material occludes and releases lithium ions and has good electron conductivity. By making these exist together with the silicon material in the negative electrode,
It is considered that the pulverization itself is suppressed, and even if the pulverization proceeds, the carbon material does not cause a large decrease in the current collection rate.

【0008】ここで、「リチウムイオンを吸蔵放出する
珪素材料と、炭素材料と、硼素原子および珪素原子を有
する化合物とを含有」とは、上記珪素材料等が負極中に
存在していることをX線等によって確認できるのであれ
ば、混合物、焼結体、固溶体等のどのような形態で存在
していてもよいという趣旨で用いている。
[0008] Here, "containing a silicon material capable of inserting and extracting lithium ions, a carbon material, and a compound having a boron atom and a silicon atom" means that the silicon material or the like is present in the negative electrode. It is used in the sense that it can exist in any form such as a mixture, a sintered body, a solid solution, etc., as long as it can be confirmed by X-rays or the like.

【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記硼素原子および珪素原子を有する
化合物がSiB6 であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the compound having a boron atom and a silicon atom is SiB 6 .

【0010】上記の構成であれば、珪素材料の微粉化が
確実に抑制されるので、サイクル特性に優れた高容量な
リチウム二次電池となる。
According to the above configuration, since the pulverization of the silicon material is reliably suppressed, a high capacity lithium secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained.

【0011】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載の発明において、前記珪素材料と炭素材料と硼
素原子および珪素原子を有する化合物は、それぞれの粉
末粒子が均一分散された状態で存在していることを特徴
とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the silicon material, the carbon material, and the compound having a boron atom and a silicon atom are in a state in which respective powder particles are uniformly dispersed. It is characterized by being present in.

【0012】上記の構成であれば、充放電に伴う膨張収
縮が大きい珪素材料の粉末粒子の周囲に、上記化合物の
粉末粒子および炭素材料の粉末粒子が均一分散状態で存
在しているので、優れたサイクル特性を有する高容量の
リチウム二次電池となる。
With the above structure, the powder particles of the compound and the powder particles of the carbon material are present in a uniformly dispersed state around the powder particles of the silicon material, which greatly expand and contract upon charge and discharge. A high capacity lithium secondary battery having improved cycle characteristics.

【0013】ここで、「均一分散」とは、前記化合物の
粉末粒子と珪素材料の粉末粒子と炭素材料の粉末粒子と
が、焼結、固溶等せずに別個独立に存在し、これらが実
質的に均一な状態で分散されていることをいう。
Here, "uniformly dispersed" means that the powder particles of the compound, the powder particles of the silicon material, and the powder particles of the carbon material are present independently without sintering, solid solution, or the like. Dispersed in a substantially uniform state.

【0014】請求項4に記載の発明は、請求項1または
2に記載の発明において、前記珪素材料と硼素原子およ
び珪素原子を有する化合物は、これら2成分が直接接触
した状態で一体化されてなる2成分系複合粒子として存
在しているという特徴を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the silicon material and the compound having a boron atom and a silicon atom are integrated in a state where these two components are in direct contact with each other. Is present as two-component composite particles.

【0015】上記の構成であれば、サイクル特性を悪化
させる珪素材料と硼素原子および珪素原子を有する化合
物が一体化されているので、より効果的に微粉化を抑制
したものとなる。よって、珪素材料の粉末粒子等を均一
に分散させた場合よりも、サイクル特性に優れたリチウ
ム二次電池となる。
According to the above configuration, since the silicon material which deteriorates the cycle characteristics and the compound having a boron atom and a silicon atom are integrated, the pulverization is more effectively suppressed. Therefore, a lithium secondary battery having excellent cycle characteristics is obtained as compared with a case where powder particles of a silicon material or the like are uniformly dispersed.

【0016】ここで、「2成分系複合粒子」は、硼素原
子および珪素原子を有する化合物と珪素材料とが結着剤
等を介さずに一体化されたものであればどのような形態
でもよく、例えば、これら2成分を焼結してなる焼結体
や、2成分からなる固溶体を含む趣旨で用いている。
Here, the "binary composite particles" may be in any form as long as a compound having a boron atom and a silicon atom and a silicon material are integrated without interposing a binder or the like. For example, a sintered body obtained by sintering these two components and a solid solution composed of two components are used.

【0017】請求項5に記載の発明は、請求項1または
2に記載の発明において、前記珪素材料と炭素材料と硼
素原子および珪素原子を有する化合物は、これら3成分
が直接接触した状態で一体化されてなる3成分系複合粒
子として存在しているという特徴を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the silicon material, the carbon material, and the compound having a boron atom and a silicon atom are integrated in a state where these three components are in direct contact. It is characterized in that it exists as ternary composite particles.

【0018】上記の構成であれば、前記化合物および珪
素材料のほかに、炭素材料を一体化させているので、炭
素材料の良好な電子伝導性を利用して電子をよりスムー
ズに移動させることができるものとなる。よって、珪素
材料の粉末粒子等を均一に分散させた場合や2成分系複
合粒子を分散させた場合よりも良好な集電を行うことが
でき、サイクル特性に優れたリチウム二次電池となる。
According to the above configuration, since the carbon material is integrated in addition to the compound and the silicon material, the electrons can be more smoothly moved by utilizing the good electron conductivity of the carbon material. You can do it. Therefore, better current collection can be performed than when the powder particles of the silicon material or the like are uniformly dispersed or when the two-component composite particles are dispersed, and a lithium secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained.

【0019】ここで、「3成分系複合粒子」は、硼素原
子および珪素原子を有する化合物と珪素材料と炭素材料
とが結着剤等を介さずに一体化されたものであればどの
ような形態でもよく、例えば、これら3成分を焼結して
なる焼結体や、3成分からなる固溶体を含む趣旨で用い
ている。
Here, the "ternary composite particles" may be any compound as long as a compound having a boron atom and a silicon atom, a silicon material and a carbon material are integrated without interposing a binder or the like. It may be in the form of, for example, a sintered body obtained by sintering these three components or a solid solution composed of three components.

【0020】請求項6に記載の発明は、負極と、正極
と、非水電解質とを備え、上記負極は、リチウムイオン
を吸蔵放出する珪素材料と、炭素材料と、硼素原子およ
び珪素原子を有する化合物とを含有してなるものである
リチウム二次電池の製造方法であって、前記珪素材料の
粉末と硼素原子および珪素原子を有する化合物の粉末と
を混合し熱処理して、前記珪素材料と硼素原子および珪
素原子を有する化合物とが直接接触した状態で一体化さ
れてなる2成分系複合粒子を含む粉末を作製する2成分
系複合粒子作製工程と、前記2成分系複合粒子を含む粉
末と炭素材料の粉末とを混合して、混合粉末を作製する
混合粉末作製工程と、前記混合粉末を用いて負極を作製
する負極作製工程とを備えたことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the negative electrode has a silicon material that absorbs and releases lithium ions, a carbon material, and boron and silicon atoms. A method for producing a lithium secondary battery comprising a compound and a compound, wherein the powder of the silicon material and the powder of a compound having a boron atom and a silicon atom are mixed and heat-treated, and the silicon material and the boron are mixed. A two-component composite particle producing step of producing a powder containing two-component composite particles which are integrated in a state in which the compound having atoms and silicon atoms are integrated in direct contact with each other; It is characterized by comprising a mixed powder preparation step of preparing a mixed powder by mixing powders of materials, and a negative electrode preparation step of preparing a negative electrode using the mixed powder.

【0021】上記の構成によれば、高容量でかつサイク
ル特性が良好なリチウム二次電池を簡便に製造できる。
According to the above configuration, a lithium secondary battery having high capacity and good cycle characteristics can be easily manufactured.

【0022】請求項7に記載の発明は、請求項6に記載
の発明において、前記2成分系複合粒子作製工程におけ
る熱処理の温度が、珪素材料の融点より低い温度である
ことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the temperature of the heat treatment in the step of preparing the two-component composite particles is lower than the melting point of the silicon material.

【0023】上記の構成によれば、リチウムイオンを吸
蔵放出する珪素材料を溶融させることなく負極を作製で
きるので、珪素材料が有する高い容量をより生かしたリ
チウム二次電池を製造できる。
According to the above configuration, the negative electrode can be manufactured without melting the silicon material that stores and releases lithium ions, so that a lithium secondary battery that makes full use of the high capacity of the silicon material can be manufactured.

【0024】請求項8に記載の発明は、負極と、正極
と、非水電解質とを備え、上記負極は、リチウムイオン
を吸蔵放出する珪素材料と、炭素材料と、硼素原子およ
び珪素原子を有する化合物とを含有してなるものである
リチウム二次電池の製造方法であって、前記珪素材料の
粉末と硼素原子および珪素原子を有する化合物の粉末と
を混合し熱処理して、前記珪素材料と硼素原子および珪
素原子を有する化合物とが直接接触した状態で一体化さ
れてなる2成分系複合粒子を含む粉末を作製する2成分
系複合粒子作製工程と、前記2成分系複合粒子を含む粉
末と、炭素材料の粉末とを混合し熱処理して、前記珪素
材料と炭素材料と硼素原子および珪素原子を有する化合
物とが直接接触した状態で一体化されてなる3成分系複
合粒子を含む粉末を作製する3成分系複合粒子作製工程
と、前記3成分系複合粒子を含む粉末を用いて負極を作
製する負極作製工程とを備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 8 includes a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the negative electrode has a silicon material that absorbs and releases lithium ions, a carbon material, and boron and silicon atoms. A method for producing a lithium secondary battery comprising a compound and a compound, wherein the powder of the silicon material and the powder of a compound having a boron atom and a silicon atom are mixed and heat-treated, and the silicon material and the boron are mixed. A two-component composite particle producing step of producing a powder containing two-component composite particles that are integrated in a state where the compound having atoms and silicon atoms are directly contacted, and a powder containing the two-component composite particles, A powder containing three-component composite particles obtained by mixing and heat-treating a powder of a carbon material and heat-treating the silicon material, the carbon material, and a compound having a boron atom and a silicon atom in direct contact with each other. A three-component system composite particle preparation process of manufacturing, characterized by comprising a negative electrode preparation step of producing a negative electrode by using a powder containing the three-component system composite particles.

【0025】上記の構成によれば、高容量でかつサイク
ル特性が良好なリチウム二次電池を簡便に製造できる。
According to the above configuration, a lithium secondary battery having high capacity and good cycle characteristics can be easily manufactured.

【0026】請求項9に記載の発明は、請求項8に記載
の発明において、前記2成分系複合粒子作製工程および
3成分系複合粒子作製工程における熱処理の温度が、そ
れぞれ珪素材料の融点より低い温度であることを特徴と
する。
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the eighth aspect, the heat treatment temperature in the two-component composite particle production step and the three-component composite particle production step is lower than the melting point of the silicon material. It is characterized by temperature.

【0027】上記の構成によれば、前述したと同様に、
珪素材料が有する高い容量をより生かしたリチウム二次
電池を製造できる。
According to the above configuration, as described above,
A lithium secondary battery utilizing the high capacity of a silicon material can be manufactured.

【0028】つぎに、本発明について説明する。Next, the present invention will be described.

【0029】本発明で用いられる負極は、リチウムイオ
ンを吸蔵放出する珪素材料と、炭素材料と、硼素原子お
よび珪素原子を有する化合物(以下「硼素系化合物」と
いう)とを含有するものである。
The negative electrode used in the present invention contains a silicon material that absorbs and releases lithium ions, a carbon material, and a compound having a boron atom and a silicon atom (hereinafter referred to as “boron-based compound”).

【0030】上記珪素材料としては、リチウムイオンを
吸蔵放出し、珪素原子を有するものであれば特に制限な
いが、なかでも珪素単体、珪素−リチウム合金(組成式
Li X Si;Xは0を超え4以下の値)が好適である。
これらは、リチウムイオンの吸蔵放出量が大きいので、
高容量のリチウム二次電池となるからである。上記珪素
−リチウム合金は、金属リチウムと珪素単体とを所定の
割合で混合し、非酸化性雰囲気中で加熱溶融後、冷却し
凝固する方法等によって得ることができる。
As the silicon material, lithium ions are used.
It is not particularly limited as long as it absorbs and releases and has silicon atoms.
However, among them, silicon alone, silicon-lithium alloy (composition formula
Li XSi; X is more than 0 and not more than 4).
These have a large lithium ion occlusion and release amount,
This is because a high capacity lithium secondary battery is obtained. Above silicon
-For lithium alloys, lithium metal and silicon
Mix in a non-oxidizing atmosphere, and then cool and cool.
It can be obtained by a method of solidifying or the like.

【0031】上記炭素材料の具体例としては、天然黒
鉛、人造黒鉛等の黒鉛質材料のほか、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、炭素繊維等があげられる。な
かでも、黒鉛質材料が好適である。黒鉛質材料は良好な
電子伝導性を有するので、充放電の繰り返しによって珪
素材料の微粉化が進行したとしても、集電率を大きく悪
化させないからである。さらに、他の炭素材料よりもリ
チウムイオンを比較的多く吸蔵放出するので、負極全体
として容量密度の大きな低下をもたらすことがないから
である。
Specific examples of the carbon material include graphite materials such as natural graphite and artificial graphite, as well as carbon black, acetylene black and carbon fiber. Among them, a graphitic material is preferred. This is because the graphitic material has good electron conductivity, so that even if the silicon material is finely divided by repeated charge and discharge, the current collection rate is not significantly deteriorated. Further, since relatively more lithium ions are absorbed and released than other carbon materials, the capacity density of the negative electrode as a whole does not significantly decrease.

【0032】上記炭素材料の含有量は、珪素材料および
硼素系化合物の合計量の5質量%以上が好ましく、特に
好ましくは10〜60質量%である。炭素材料が少なす
ぎると、珪素材料および硼素系材料は電子伝導性が悪い
ので、電子の移動がスムーズに行われない傾向があるか
らである。
The content of the carbon material is preferably at least 5% by mass, more preferably 10 to 60% by mass, based on the total amount of the silicon material and the boron compound. This is because if the amount of the carbon material is too small, the silicon material and the boron-based material tend to have poor electron conductivity, so that electrons tend not to move smoothly.

【0033】上記硼素系化合物の具体例としては、例え
ば、SiB6 、SiB4 等があげられる。なかでも、充
放電に伴う珪素材料の微粉化を効果的に抑制できる点
で、SiB6 が好適である。
Specific examples of the boron compound include, for example, SiB 6 and SiB 4 . Above all, SiB 6 is preferable because it can effectively suppress the pulverization of the silicon material due to charge and discharge.

【0034】上記硼素系化合物(X)および珪素材料
(Y)の含有割合(X/Y)は、質量比で、X/Y=5
/95〜50/50の範囲が好ましい。硼素系化合物が
多すぎると、リチウムイオンを吸蔵放出する珪素材料が
相対的に少なくなり、その結果として負極全体の容量が
小さくなるからである。逆に、硼素系化合物が少なすぎ
ると、サイクル特性が改善されないからである。
The content ratio (X / Y) of the boron compound (X) and the silicon material (Y) is expressed as follows:
The range of / 95 to 50/50 is preferred. This is because if the amount of the boron-based compound is too large, the amount of the silicon material that occludes and releases lithium ions relatively decreases, and as a result, the capacity of the entire negative electrode decreases. Conversely, when the amount of the boron-based compound is too small, the cycle characteristics are not improved.

【0035】本発明で用いられる負極は、上記珪素材
料、炭素材料、硼素系化合物を用い、例えば、以下に示
す3種の方法で作製することができる。
The negative electrode used in the present invention can be produced by using the above-mentioned silicon material, carbon material and boron-based compound by, for example, the following three methods.

【0036】第1の方法としては、硼素系化合物の粉末
と、珪素材料の粉末と、炭素材料の粉末とを混合した
後、結着剤等のその他の成分を加えてさらに混合し、負
極集電体表面に塗布し乾燥する方法があげられる。この
方法であれば、3成分の粉末粒子が均一分散してなる負
極を得ることができる。
As a first method, a powder of a boron-based compound, a powder of a silicon material, and a powder of a carbon material are mixed, and then other components such as a binder are added and further mixed. A method of applying to the surface of an electric conductor and drying it is exemplified. According to this method, a negative electrode in which three-component powder particles are uniformly dispersed can be obtained.

【0037】第2の方法としては、つぎに示す方法があ
げられる。すなわち、まず、硼素系化合物の粉末と珪素
材料の粉末とを混合した後、必要に応じて加圧成形等の
成形工程を行う。ついで、熱処理を行い、粉砕整粒等し
て、上記硼素系化合物と珪素材料とが直接接触した状態
で一体化されてなる2成分系複合粒子を含む粉末を作製
する。つづいて、この粉末に炭素材料の粉末を加えて混
合する。そして、得られた混合粉末に結着剤等のその他
の成分を加えて混合した後、負極集電体表面に塗布し乾
燥する。このようにして負極を作製することができる。
この方法であれば、珪素材料の粉末粒子と硼素系化合物
の粉末粒子とが焼結してなる2成分系複合粒子、あるい
は珪素材料および硼素系化合物が固溶してなる2成分系
複合粒子を含んだ負極を得ることができる。
As the second method, the following method can be mentioned. That is, first, after mixing the boron-based compound powder and the silicon material powder, a molding step such as pressure molding is performed as necessary. Next, heat treatment is performed, and the powder containing the two-component composite particles formed by integrating the boron-based compound and the silicon material in direct contact with each other is produced by pulverization and sizing. Subsequently, a powder of a carbon material is added to this powder and mixed. Then, after adding other components such as a binder to the obtained mixed powder and mixing, the mixture is applied to the surface of the negative electrode current collector and dried. Thus, a negative electrode can be manufactured.
According to this method, two-component composite particles formed by sintering powder particles of a silicon material and powder particles of a boron-based compound, or two-component composite particles formed by solid-solution of a silicon material and a boron-based compound are used. The resulting negative electrode can be obtained.

【0038】ここで、上記熱処理の温度は、珪素材料の
融点より低い温度が好適である。このような温度で熱処
理を行えば、珪素材料が溶融しないので、リチウムイオ
ンを吸蔵放出する構造が略完全に保持され、高容量なリ
チウム二次電池を得ることができる。なお、珪素材料と
して珪素単体を用いる場合は、珪素単体の融点である1
414℃未満の温度で熱処理を行うことが好ましく、好
適には300℃以上1414℃未満である。300℃未
満では、一体化できない傾向があるからである。さらに
好適には、良好な状態で一体化された複合粒子を得ると
いう観点から、800〜1300℃の範囲である。
Here, the temperature of the heat treatment is preferably lower than the melting point of the silicon material. When heat treatment is performed at such a temperature, the silicon material does not melt, so that the structure for storing and releasing lithium ions is almost completely maintained, and a high-capacity lithium secondary battery can be obtained. In the case where silicon alone is used as the silicon material, the melting point of silicon alone, ie, 1
The heat treatment is preferably performed at a temperature of less than 414 ° C, and more preferably 300 ° C or more and less than 1414 ° C. If the temperature is lower than 300 ° C., it tends to be impossible to integrate. More preferably, the temperature is in the range of 800 to 1300 ° C from the viewpoint of obtaining composite particles integrated in a good state.

【0039】第3の方法としては、つぎに示す方法があ
げられる。すなわち、まず、上記第2の方法と同様、硼
素系化合物の粉末と、珪素材料の粉末とを混合した後、
必要に応じて加圧成形等の成形工程を行う。ついで、熱
処理を行い、粉砕整粒等して、上記硼素系化合物と珪素
材料とが直接接触した状態で一体化されてなる2成分系
複合粒子を含む粉末を作製する。つぎに、この粉末と、
炭素材料の粉末とを混合し、必要に応じて加圧成形等の
成形工程を行った後、熱処理を行い、さらに粉砕整粒等
して、硼素系化合物と珪素材料と炭素材料とが直接接触
した状態で一体化されてなる3成分系複合粒子を含む粉
末を作製する。そして、得られた粉末に結着剤等のその
他の成分を加えて混合した後、負極集電体表面に塗布し
乾燥する。このようにして負極を作製することができ
る。この方法であれば、硼素系化合物の粉末粒子と珪素
材料の粉末粒子と炭素材料の粉末粒子とが焼結してなる
3成分系複合粒子、あるいは硼素系化合物と珪素材料と
珪素材料とが固溶してなる3成分系複合粒子を含んだ負
極を得ることができる。
The third method is as follows. That is, first, similarly to the second method, after mixing the boron-based compound powder and the silicon material powder,
A molding step such as pressure molding is performed as necessary. Subsequently, heat treatment is performed, and the powder containing the two-component composite particles obtained by integrating the boron-based compound and the silicon material in direct contact with each other is produced by pulverization and sizing. Next, with this powder,
After mixing with the powder of the carbon material and performing a molding step such as pressure molding as necessary, heat treatment is performed, and further crushing and sizing is performed, so that the boron compound, the silicon material and the carbon material are in direct contact with each other. In this state, a powder containing the three-component composite particles that are integrated is produced. Then, after adding other components such as a binder to the obtained powder and mixing, the mixture is applied to the surface of the negative electrode current collector and dried. Thus, a negative electrode can be manufactured. According to this method, ternary composite particles obtained by sintering boron-based compound powder particles, silicon material powder particles, and carbon material powder particles, or boron-based compound, silicon material, and silicon material are solidified. A negative electrode containing the ternary composite particles dissolved can be obtained.

【0040】ここで、上記熱処理のそれぞれの温度は、
前記第2の方法と同様の理由から、いずれも珪素材料の
融点より低い温度が好適である。
Here, the respective temperatures of the heat treatment are as follows:
For the same reason as in the second method, a temperature lower than the melting point of the silicon material is preferable in any case.

【0041】本発明で用いられる非水電解質は、水を含
まないのであれば特に制限はなく、液状、固体状、ゲル
状のいずれの形態であってもよい。具体例としては、エ
チレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレ
ンカーボネート等の環状カーボネートと、ジメチルカー
ボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボ
ネート等の鎖状カーボネートとの混合溶媒や、上記環状
カーボネートと、1,2−ジメトキシエタン、1,2−
ジエトキシエタン等のエーテル系溶媒との混合溶媒等の
各種の非水系溶媒に、LiPF6 、LiBF4 、LiC
3 SO3 、LiN(CF3 SO2 2 、LiN(C2
5 SO2 2 、LiN(CF3 SO2)(C4 9
2 )、LiC(CF3 SO2 3 、LiC(C2 5
SO2 3 等を単独であるいは2種以上溶解した電解液
があげられる。また、ポリエチレンオキシド、ポリアク
リロニトリル等のポリマー骨格内に電解液が保持された
構造をしているゲル状電解質や、LiI,Li3 N等の
無機固体電解質を用いることもできる。
The non-aqueous electrolyte used in the present invention contains water.
There is no particular limitation as long as it is not liquid, solid, gel
Any form may be used. As a specific example,
Tylene carbonate, propylene carbonate, butylene
Cyclic carbonates such as carbonates and dimethyl carbonate
Carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate
Mixed solvents with chain carbonates such as
Carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-
Solvents such as mixed solvents with ether solvents such as diethoxyethane
LiPF in various non-aqueous solvents6, LiBFFour, LiC
FThreeSOThree, LiN (CFThreeSOTwo)Two, LiN (CTwo
FFiveSOTwo)Two, LiN (CFThreeSOTwo) (CFourF9S
OTwo), LiC (CFThreeSOTwo)Three, LiC (CTwoFFive
SOTwo)Three Or a solution containing two or more of these
Is raised. In addition, polyethylene oxide, polyac
Electrolyte was retained in polymer skeleton such as rilonitrile
Structured gel electrolyte, LiI, LiThreeSuch as N
An inorganic solid electrolyte can also be used.

【0042】本発明で用いられる正極は、正極活物質を
含有するものであれば特に制限はなく、従来公知の各種
のものを用いることができる。正極活物質の具体例とし
ては、LiCoO2 、LiNiO2 、LiMn2 4
LiMnO2 、LiCo0.5Ni0.5 2 、LiNi0.7
Co0.2 Mn0.1 2 等のLiを有する遷移金属酸化
物や、MnO2 等のLiを有しない金属酸化物等があげ
られる。
The positive electrode used in the present invention is not particularly limited as long as it contains a positive electrode active material, and various conventionally known positive electrodes can be used. Specific examples of the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 ,
LiMnO 2 , LiCo 0.5 Ni 0.5 O 2 , LiNi 0.7
Examples thereof include a transition metal oxide having Li such as Co 0.2 Mn 0.1 O 2 and a metal oxide having no Li such as MnO 2 .

【0043】本発明のリチウム二次電池は、上記負極
と、正極と、非水電解質とを備えたものであれば形状等
に特に制限はなく、渦巻き型、コイン型等の各種の電池
形状をとることができる。
The shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it includes the above-described negative electrode, positive electrode, and non-aqueous electrolyte. Can be taken.

【0044】[0044]

【実施例】つぎに、本発明を実施例に基づいてさらに詳
細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるも
のではない。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

【0045】〔実施例1〕図1は、本発明のリチウム二
次電池の充放電サイクル特性を評価するための三極式ガ
ラスセルの概要を示す模式図である。この三極式ガラス
セルのガラス製容器1内には、作用極2および対極3が
ポリプロピレン製のセパレータ(図示せず)を介して対
向した状態で設置されており、これらは非水電解液に浸
漬されている。そして、容器1の右下壁に連結されたガ
ラス管6内には、参照極5が設置されており、容器1と
ガラス管6は、連通管7で連通している。なお、符号8
は容器1を密閉するための蓋体である。以下、各部材毎
にその内容を説明する。
Example 1 FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a triode type glass cell for evaluating the charge / discharge cycle characteristics of a lithium secondary battery of the present invention. A working electrode 2 and a counter electrode 3 are installed in a glass container 1 of this triode glass cell in a state where the working electrode 2 and a counter electrode 3 face each other via a polypropylene separator (not shown). Has been immersed. The reference electrode 5 is provided in the glass tube 6 connected to the lower right wall of the container 1, and the container 1 and the glass tube 6 communicate with each other through the communication tube 7. Note that reference numeral 8
Is a lid for sealing the container 1. Hereinafter, the content of each member will be described.

【0046】(作用極の作製)まず、Si粉末(平均粒
径10μm)と、SiB6 粉末(平均粒径20μm)
と、人造黒鉛粉末(平均粒径20μm)とを、10:
1:11の質量比となるように秤量し乳鉢で混合するこ
とにより、負極粉末a1を作製した。ついで、この負極
粉末a1を90質量部(以下「部」と略す)、結着剤と
してのフッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン)を1
0部となるように混合して負極材料を調製した。そし
て、この負極材料を、銅からなる集電体の表面に塗布し
て、作用極を作製した。
(Preparation of working electrode) First, Si powder (average particle size: 10 μm) and SiB 6 powder (average particle size: 20 μm)
And artificial graphite powder (average particle size: 20 μm) with 10:
Negative electrode powder a1 was prepared by weighing to a mass ratio of 1:11 and mixing in a mortar. Then, 90 parts by mass (hereinafter abbreviated as “parts”) of the negative electrode powder a1 and 1 part of a fluororesin (polytetrafluoroethylene) as a binder were added.
0 parts was mixed to prepare a negative electrode material. Then, this negative electrode material was applied to the surface of a current collector made of copper to prepare a working electrode.

【0047】(対極の作製)リチウム箔を銅箔に圧着し
て、対極を作製した。
(Preparation of Counter Electrode) A lithium foil was pressed against a copper foil to prepare a counter electrode.

【0048】(参照極の作製)上記対極と同様の方法、
すなわちリチウム箔を銅箔に圧着して、参照極を作製し
た。
(Preparation of Reference Electrode)
That is, a lithium foil was pressed against a copper foil to produce a reference electrode.

【0049】(非水電解液の調製)エチレンカーボネー
トとジエチルカーボネートとの等体積混合溶媒に、Li
PF6 を1モル/リットル溶解して非水電解液を調製し
た。
(Preparation of Non-Aqueous Electrolyte) Lithium is added to an equal volume mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate.
The PF 6 was prepared 1 mol / liter and dissolved to non-aqueous electrolyte solution.

【0050】(三極式ガラスセルの作製)ガラス製の容
器1内に上記非水電解液を注入するとともに、上記作用
極2および対極3を、ポリプロピレン製のセパレータを
介して対向するように配設した。また、ガラス管6内に
上記参照極5を配設した。このようにして、図1に示す
三極式ガラスセルA1を作製した。
(Preparation of Triode Glass Cell) The nonaqueous electrolyte was poured into a glass container 1 and the working electrode 2 and the counter electrode 3 were arranged so as to face each other with a polypropylene separator interposed therebetween. Established. Further, the above-mentioned reference electrode 5 was disposed in a glass tube 6. Thus, the three-electrode glass cell A1 shown in FIG. 1 was produced.

【0051】〔実施例2〕まず、Si粉末と、SiB6
粉末とを、10:1の質量比となるように秤量して乳鉢
で混合し、この混合粉末を直径17mmの金型でプレス
加圧成形した。その後、非酸化性雰囲気下において10
00℃で24時間焼成し、得られたものを乳鉢で粉砕し
て、2成分系複合粒子を含む粉末(平均粒径10μm)
を得た。
Example 2 First, Si powder and SiB 6
The powder was weighed so as to have a mass ratio of 10: 1 and mixed in a mortar, and the mixed powder was press-molded with a mold having a diameter of 17 mm. Then, in a non-oxidizing atmosphere, 10
Baking at 00 ° C. for 24 hours, pulverizing the obtained product in a mortar, and powder containing binary composite particles (average particle size: 10 μm)
I got

【0052】つぎに、上記のようにして得られた粉末5
0部と人造黒鉛粉末50部とを混合して負極粉末a2を
作製した。そして、この負極粉末a2を90部、ポリテ
トラフルオロエチレンを10部となるように混合して負
極材料を作製した。このようにして負極材料を作製した
以外は、実施例1と同様にして、三極式ガラスセルA2
を作製した。
Next, the powder 5 obtained as described above was prepared.
0 parts and 50 parts of artificial graphite powder were mixed to prepare a negative electrode powder a2. Then, 90 parts of the negative electrode powder a2 and 10 parts of polytetrafluoroethylene were mixed to prepare a negative electrode material. A three-electrode glass cell A2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode material was produced in this manner.
Was prepared.

【0053】〔実施例3〕まず、実施例2と同様な方法
で、2成分系複合粒子を含む粉末を得た。つぎに、この
粉末50部と人造黒鉛粉末50部とを混合し、この混合
粉末をプレス加圧成形した後、非酸化性雰囲気下におい
て1000℃で24時間焼成し、得られたものを乳鉢で
粉砕して、3成分系複合粒子を含む粉末(平均粒径20
μm)を作製し、これを負極粉末a3とした。そして、
この負極粉末a3を90部、ポリテトラフルオロエチレ
ンを10部となるように混合して負極材料を作製した。
このようにして負極材料を作製した以外は、実施例1と
同様にして、三極式ガラスセルA3を作製した。
Example 3 First, a powder containing binary composite particles was obtained in the same manner as in Example 2. Next, 50 parts of this powder and 50 parts of artificial graphite powder were mixed, and the mixed powder was pressed and molded, and then baked at 1000 ° C. for 24 hours in a non-oxidizing atmosphere. After pulverization, a powder containing ternary composite particles (average particle size of 20
μm), which was designated as negative electrode powder a3. And
90 parts of this negative electrode powder a3 and 10 parts of polytetrafluoroethylene were mixed to prepare a negative electrode material.
A triode glass cell A3 was produced in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode material was produced in this manner.

【0054】〔比較例1〕実施例2と同様な方法で得ら
れた2成分系複合粒子を含む粉末を、負極粉末b1と
し、この粉末b1を90部、ポリテトラフルオロエチレ
ンを10部となるように混合して負極材料を作製した。
このようにして負極材料を作製した以外は、実施例1と
同様にして、三極式ガラスセルB1を作製した。
Comparative Example 1 A powder containing binary composite particles obtained in the same manner as in Example 2 was used as a negative electrode powder b1, and 90 parts of this powder b1 and 10 parts of polytetrafluoroethylene were used. Was mixed as described above to produce a negative electrode material.
A triode glass cell B1 was produced in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode material was produced in this manner.

【0055】〔比較例2〕SiB6 粉末50部と人造黒
鉛粉末50部とを混合して混合粉末を得、これを負極粉
末b2とした。そして、この粉末b2を90部、ポリテ
トラフルオロエチレンを10部となるように混合して負
極材料を作製した。このようにして負極材料を作製した
以外は、実施例1と同様にして、三極式ガラスセルB2
を作製した。
Comparative Example 2 50 parts of SiB 6 powder and 50 parts of artificial graphite powder were mixed to obtain a mixed powder, which was used as a negative electrode powder b2. Then, 90 parts of this powder b2 and 10 parts of polytetrafluoroethylene were mixed to prepare a negative electrode material. A triode glass cell B2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode material was produced in this manner.
Was prepared.

【0056】〔比較例3〕Si粉末50部と人造黒鉛粉
末50部とを混合して混合粉末を得、これを負極粉末b
3とした。そして、この粉末b3を90部、ポリテトラ
フルオロエチレンを10部となるように混合して負極材
料を作製した。このようにして負極材料を作製した以外
は、実施例1と同様にして、三極式ガラスセルB3を作
製した。
Comparative Example 3 50 parts of Si powder and 50 parts of artificial graphite powder were mixed to obtain a mixed powder.
It was set to 3. Then, 90 parts of this powder b3 and 10 parts of polytetrafluoroethylene were mixed to prepare a negative electrode material. A triode glass cell B3 was produced in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode material was produced in this manner.

【0057】〔比較例4〕人造黒鉛のみからなる粉末を
負極粉末b4とし、この粉末b4を90部、ポリテトラ
フルオロエチレンを10部となるように混合して負極材
料を作製した。このようにして負極材料を作製した以外
は、実施例1と同様にして、三極式ガラスセルB4を作
製した。
[Comparative Example 4] A powder consisting of artificial graphite alone was used as a negative electrode powder b4, and 90 parts of this powder b4 and 10 parts of polytetrafluoroethylene were mixed to prepare a negative electrode material. A triode glass cell B4 was produced in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode material was produced in this manner.

【0058】上記のようにして作製した各三極式ガラス
セルについて、下記に示す方法で評価を行った。
Each of the tripolar glass cells produced as described above was evaluated by the following method.

【0059】(サイクル特性)25℃において電流値
0.5mA/cm2 で0Vまで充電した後2Vまで放電
し、これを1サイクルの充放電とした。そして、この充
放電を50サイクル行い、負極粉末あたりの放電容量を
求めた。その結果を、下記の表1および図2に示した。
(Cycle Characteristics) At 25 ° C., the battery was charged to 0 V at a current value of 0.5 mA / cm 2 and then discharged to 2 V. This was defined as one cycle of charge and discharge. Then, the charge and discharge were performed for 50 cycles, and the discharge capacity per negative electrode powder was determined. The results are shown in Table 1 below and FIG.

【0060】(負極粉末のX線測定)負極粉末a1,a
2,a3,b1,b2,b3,b4について、X線測定
を行い、確認された物質を下記の表1に併せて示した。
(X-ray measurement of negative electrode powder) Negative electrode powders a1, a
X-ray measurement was performed on 2, a3, b1, b2, b3, and b4, and the confirmed substances were also shown in Table 1 below.

【0061】[0061]

【表1】 [Table 1]

【0062】上記表1、図2の結果から、Si、人造黒
鉛、SiB6 を含有する負極材料を用いたセルA1,A
2,A3は、3成分のうちの少なくとも1種を含有して
いない他のセルB1〜B4に比べ、高容量でかつ充放電
サイクル特性が良好になっていることがわかった。ま
た、セルA1,A2,A3の順でサイクル特性が良くな
っていることもわかった。
From the results shown in Table 1 and FIG. 2, the cells A1 and A2 using the negative electrode material containing Si, artificial graphite and SiB 6 were obtained.
2 and A3 were found to have higher capacity and better charge / discharge cycle characteristics than the other cells B1 to B4 that did not contain at least one of the three components. It was also found that the cycle characteristics were improved in the order of cells A1, A2, and A3.

【0063】さらに、セルB1およびセルB3より、硼
素系化合物と珪素材料の組み合わせ、あるいは炭素材料
と珪素材料の組み合わせでは、サイクル特性の改善がで
きないことがわかった。これは、炭素材料がなければ電
子伝導性に劣り、硼素系材料がなければ珪素材料の微粉
化を充分に抑制できないためと考えられる。
Further, from the cells B1 and B3, it was found that the cycle characteristics could not be improved with the combination of the boron compound and the silicon material or the combination of the carbon material and the silicon material. It is considered that this is because electron conductivity is poor without a carbon material, and pulverization of a silicon material cannot be sufficiently suppressed without a boron-based material.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、珪素材
料を用いて、従来にはない、高容量で充放電サイクル特
性に優れたリチウム二次電池を提供できる。したがっ
て、従来適用できなかったような、高エネルギーを必要
とする電気機器にも使用可能になるとともに、各種電気
機器の小型軽量化に一層貢献できるものとなる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a lithium secondary battery having a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics, which has not been achieved conventionally, using a silicon material. Therefore, the present invention can be used for electric equipment requiring high energy, which cannot be applied conventionally, and can further contribute to the reduction in size and weight of various electric equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】3極式ガラスセルの概要を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a three-electrode glass cell.

【図2】負極粉末あたりの放電容量とサイクル数との関
係を示すグラフ図である。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the discharge capacity per negative electrode powder and the number of cycles.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容器 2 作用極 3 対極 5 参照極 6 ガラス管 7 連通管 8 蓋体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Working electrode 3 Counter electrode 5 Reference electrode 6 Glass tube 7 Communication tube 8 Lid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生川 訓 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AK02 AK03 AL11 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ02 CJ08 CJ28 DJ08 DJ16 EJ03 HJ14 5H050 AA07 AA08 BA16 CA05 CA08 CA09 CB11 CB12 DA03 DA09 EA01 FA17 GA02 GA10 GA27 HA14  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Nori Ikukawa 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5H029 AJ03 AJ05 AK02 AK03 AL11 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ02 CJ08 CJ28 DJ08 DJ16 EJ03 HJ14 5H050 AA07 AA08 BA16 CA05 CA08 CA09 CB11 CB12 DA03 DA09 EA01 FA17 GA02 GA10 GA27 HA14

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 負極と、正極と、非水電解質とを備え
たリチウム二次電池において、 上記負極は、リチウムイオンを吸蔵放出する珪素材料
と、炭素材料と、硼素原子および珪素原子を有する化合
物とを含有してなるものである、ことを特徴とするリチ
ウム二次電池。
1. A lithium secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the negative electrode comprises a silicon material that absorbs and releases lithium ions, a carbon material, and a compound having boron atoms and silicon atoms. And a lithium secondary battery.
【請求項2】 前記硼素原子および珪素原子を有する
化合物が、SiB6である、請求項1記載のリチウム二
次電池。
2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the compound having a boron atom and a silicon atom is SiB 6 .
【請求項3】 前記珪素材料と炭素材料と硼素原子お
よび珪素原子を有する化合物は、それぞれの粉末粒子が
均一分散された状態で存在している、請求項1または2
記載のリチウム二次電池。
3. The silicon material, the carbon material, the compound having a boron atom and a silicon atom, wherein the respective powder particles are present in a uniformly dispersed state.
The lithium secondary battery according to the above.
【請求項4】 前記珪素材料と硼素原子および珪素原
子を有する化合物は、これら2成分が直接接触した状態
で一体化されてなる2成分系複合粒子として存在してい
る、請求項1または2記載のリチウム二次電池。
4. The two-component composite particle wherein the silicon material and the compound having a boron atom and a silicon atom are present in a state where the two components are integrated in direct contact with each other. Lithium secondary battery.
【請求項5】 前記珪素材料と炭素材料と硼素原子お
よび珪素原子を有する化合物は、これら3成分が直接接
触した状態で一体化されてなる3成分系複合粒子として
存在している、請求項1または2記載のリチウム二次電
池。
5. The compound having a silicon material, a carbon material, a boron atom and a silicon atom, which is present as ternary composite particles formed by integrating these three components in direct contact with each other. Or the lithium secondary battery according to 2.
【請求項6】 負極と、正極と、非水電解質とを備
え、上記負極は、リチウムイオンを吸蔵放出する珪素材
料と、炭素材料と、硼素原子および珪素原子を有する化
合物とを含有してなるものであるリチウム二次電池の製
造方法であって、 前記珪素材料の粉末と硼素原子および珪素原子を有する
化合物の粉末とを混合し熱処理して、前記珪素材料と硼
素原子および珪素原子を有する化合物とが直接接触した
状態で一体化されてなる2成分系複合粒子を含む粉末を
作製する2成分系複合粒子作製工程と、 前記2成分系複合粒子を含む粉末と炭素材料の粉末とを
混合して、混合粉末を作製する混合粉末作製工程と、 前記混合粉末を用いて負極を作製する負極作製工程と、
を備えたことを特徴とするリチウム二次電池の製造方
法。
6. A negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the negative electrode contains a silicon material capable of inserting and extracting lithium ions, a carbon material, and a compound having a boron atom and a silicon atom. A method of manufacturing a lithium secondary battery, comprising mixing a powder of the silicon material with a powder of a compound having a boron atom and a silicon atom and heat treating the mixture to obtain a compound having the silicon material and a boron atom and a silicon atom. A two-component composite particle producing step of producing a powder containing the two-component composite particles that are integrated in a state where they are in direct contact with each other; and mixing the powder containing the two-component composite particles with the carbon material powder. A mixed powder producing step of producing a mixed powder; a negative electrode producing step of producing a negative electrode using the mixed powder;
A method for manufacturing a lithium secondary battery, comprising:
【請求項7】 前記2成分系複合粒子作製工程におけ
る熱処理の温度が、珪素材料の融点より低い温度であ
る、請求項6記載のリチウム二次電池の製造方法。
7. The method for producing a lithium secondary battery according to claim 6, wherein the temperature of the heat treatment in the step of producing the two-component composite particles is lower than the melting point of the silicon material.
【請求項8】 負極と、正極と、非水電解質とを備
え、上記負極は、リチウムイオンを吸蔵放出する珪素材
料と、炭素材料と、硼素原子および珪素原子を有する化
合物とを含有してなるものであるリチウム二次電池の製
造方法であって、 前記珪素材料の粉末と硼素原子および珪素原子を有する
化合物の粉末とを混合し熱処理して、前記珪素材料と硼
素原子および珪素原子を有する化合物とが直接接触した
状態で一体化されてなる2成分系複合粒子を含む粉末を
作製する2成分系複合粒子作製工程と、 前記2成分系複合粒子を含む粉末と、炭素材料の粉末と
を混合し熱処理して、前記珪素材料と炭素材料と硼素原
子および珪素原子を有する化合物とが直接接触した状態
で一体化されてなる3成分系複合粒子を含む粉末を作製
する3成分系複合粒子作製工程と、 前記3成分系複合粒子を含む粉末を用いて負極を作製す
る負極作製工程と、を備えたことを特徴とするリチウム
二次電池の製造方法。
8. A negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the negative electrode contains a silicon material capable of inserting and extracting lithium ions, a carbon material, and a compound having a boron atom and a silicon atom. A method of manufacturing a lithium secondary battery, comprising mixing a powder of the silicon material with a powder of a compound having a boron atom and a silicon atom and heat treating the mixture to obtain a compound having the silicon material and a boron atom and a silicon atom. A two-component composite particle producing step of producing a powder containing the two-component composite particles that are integrated in a state where they are in direct contact with each other; and mixing the powder containing the two-component composite particles with the carbon material powder. Heat treatment to produce a powder containing ternary composite particles in which the silicon material, the carbon material, and the compound having boron atoms and silicon atoms are integrated in direct contact with each other. Manufacturing process and the three-component system method for producing a lithium secondary battery and the negative electrode preparation step of producing a negative electrode by using a powder containing composite particles, comprising the.
【請求項9】 前記2成分系複合粒子作製工程および
3成分系複合粒子作製工程における熱処理の温度が、そ
れぞれ珪素材料の融点より低い温度である、請求項8記
載のリチウム二次電池の製造方法。
9. The method for manufacturing a lithium secondary battery according to claim 8, wherein the temperature of the heat treatment in the two-component composite particle production step and the three-component composite particle production step is lower than the melting point of the silicon material. .
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