JP2005093416A - Negative electrode material for nonaqueous electrolyte battery, negative electrode, and the nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

Negative electrode material for nonaqueous electrolyte battery, negative electrode, and the nonaqueous electrolyte battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode material for nonaqueous electrolyte battery, capable of realizing a nonaqueous electrolyte battery superior in both the discharge capacity and charging and discharging cycle life. <P>SOLUTION: The negative electrode material for nonaqueous electrolyte battery has a composition expressed by general Formula (1): R<SB>a</SB>Sn<SB>b</SB>M<SB>c</SB>T<SB>d</SB>X<SB>e</SB>A<SB>f</SB>and contains a crystalline alloy having R-Sn-M phase as the main phase. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、非水電解質電池用負極材料と、この非水電解質電池用負極材料を含む負極と、この負極を備えた非水電解質電池に関するものである。   The present invention relates to a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery, a negative electrode including the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery, and a nonaqueous electrolyte battery including the negative electrode.

リチウム金属、リチウム合金、リチウム化合物、炭素材料などを負極活物質に用いた非水電解質二次電池は、高エネルギー密度電池として期待され、盛んに研究開発が進められている。これまでに、正極活物質にLiCoO2やLiMn24などが用いられ、かつ負極活物質にリチウムを吸蔵・放出する炭素材料が用いられたリチウムイオン二次電池が広く実用化されている。 Nonaqueous electrolyte secondary batteries using lithium metal, lithium alloys, lithium compounds, carbon materials, and the like as negative electrode active materials are expected to be high energy density batteries, and are actively researched and developed. To date, lithium ion secondary batteries in which LiCoO 2 or LiMn 2 O 4 or the like is used as the positive electrode active material and a carbon material that absorbs or releases lithium is used as the negative electrode active material have been widely put into practical use.

一方、リチウム金属、リチウム合金、リチウム化合物を負極に用いた二次電池は、未だ実用化されていない。この主な理由は、リチウム金属を用いた場合、非水電解質とリチウム金属との反応によるリチウムの劣化と、充放電の繰り返しによるデンドライト状(樹枝状)のリチウムの発生による脱離が起きるため、内部短絡やサイクル寿命が短いという問題点を有していることである。   On the other hand, a secondary battery using lithium metal, a lithium alloy, or a lithium compound as a negative electrode has not been put into practical use yet. The main reason for this is that when lithium metal is used, lithium degradation due to the reaction between the non-aqueous electrolyte and the lithium metal and dendritic (dendritic) lithium generation due to repeated charge and discharge occur, The problem is that the internal short circuit and the cycle life are short.

このような問題点を解決するためにリチウム合金やリチウム化合物を負極に用いる研究がなされた。とくにリチウム−アルミニウム合金などの合金においては、非水電解質との反応性が抑制されて充放電効率が改善されるものの、深い充放電を繰り返すと電極の微粉化が生じるため、サイクル特性に問題があった。   In order to solve such problems, studies have been made to use lithium alloys and lithium compounds for the negative electrode. Especially in an alloy such as a lithium-aluminum alloy, the reactivity with the non-aqueous electrolyte is suppressed and the charge / discharge efficiency is improved. However, repeated deep charge / discharge causes pulverization of the electrode, which causes a problem in cycle characteristics. there were.

ところで、特開2001−68112号公開公報(特許文献1)には、少なくとも3相を含む粒子で構成され、そのうち少なくとも2相はリチウムを吸蔵し、少なくとも1相はリチウムを吸蔵しない相である非水電解質二次電池用負極活物質を用いることにより、リチウム吸蔵放出に伴う膨張・収縮を緩和し、サイクル寿命を向上させることが記載されている。また、特開2001−93524号公開公報(特許文献2)には、リチウム吸蔵時の膨張応力の差が小さいA相とB相を有する負極活物質を用いることにより、活物質全体における膨張応力を均一に緩和し、サイクル寿命を向上させることが記載されている。   By the way, in JP 2001-68112 A (Patent Document 1), it is composed of particles containing at least three phases, of which at least two phases occlude lithium and at least one phase is a phase that does not occlude lithium. It is described that, by using a negative electrode active material for a water electrolyte secondary battery, expansion / contraction associated with lithium occlusion / release is alleviated and cycle life is improved. In addition, in JP 2001-93524 A (Patent Document 2), by using a negative electrode active material having an A phase and a B phase with a small difference in expansion stress during lithium occlusion, the expansion stress in the entire active material is reduced. It is described that it relaxes uniformly and improves the cycle life.

しかしながら、これら公開公報に記載された負極活物質は、いずれもリチウム拡散性が劣るため、十分な充放電サイクル寿命を得られなかった。   However, since all of the negative electrode active materials described in these publications are inferior in lithium diffusibility, a sufficient charge / discharge cycle life cannot be obtained.

一方、特開2000−311681号公報(特許文献3)には、非化学量論比組成の非晶質Sn・A・X合金を主成分とした粒子を含有するリチウム二次電池用負極電極材(Aは、遷移金属の少なくとも一種を示し、XはO,F,N,Mg,Ba,Sr,Ca,La,Ce,Si,Ge,C,P,B,Bi,Sb,Al,In,S,Se,TeおよびZnからなる群から選ばれた少なくとも一種を示す。上記式の各原子の原子数において、Sn/(Sn+A+X)=20〜80原子%)が記載されている。特許文献3に記載された非晶質合金では、段落[0078]に記載されている通り、リチウムとの合金化反応によりリチウムの吸蔵・放出が生じるため、充放電サイクルの繰り返しにより不可逆容量が生じ易く、充放電サイクル寿命が短くなる。
特開2001−68112号公報 特開2001−93524号公報 特開2000−311681号公報
On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-311681 (Patent Document 3), a negative electrode material for a lithium secondary battery containing particles mainly composed of an amorphous Sn.A.X alloy having a non-stoichiometric composition. (A represents at least one of transition metals, X represents O, F, N, Mg, Ba, Sr, Ca, La, Ce, Si, Ge, C, P, B, Bi, Sb, Al, In, It represents at least one selected from the group consisting of S, Se, Te and Zn, and describes Sn / (Sn + A + X) = 20 to 80 atomic% in the number of atoms of each atom in the above formula. In the amorphous alloy described in Patent Document 3, as described in paragraph [0078], lithium is occluded / released by an alloying reaction with lithium, and therefore, irreversible capacity is generated by repeated charge / discharge cycles. It is easy to shorten the charge / discharge cycle life.
JP 2001-68112 A JP 2001-93524 A JP 2000-311681 A

本発明は、放電容量と充放電サイクル寿命の双方に優れる非水電解質電池を実現することが可能な非水電解質電池用負極材料と、この負極材料を含む負極と、この負極を備えた非水電解質電池を提供しようとするものである。   The present invention relates to a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery capable of realizing a nonaqueous electrolyte battery excellent in both discharge capacity and charge / discharge cycle life, a negative electrode including the negative electrode material, and a nonaqueous solution including the negative electrode. An electrolyte battery is to be provided.

本発明に係る非水電解質電池用負極材料は、下記一般式(1)で表される組成を有すると共にR−Sn−M相を主相とする結晶質合金を含むことを特徴とするものである。   A negative electrode material for a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention includes a crystalline alloy having a composition represented by the following general formula (1) and having an R-Sn-M phase as a main phase. is there.

aSnbcdef (1)
但し、Rは希土類元素から選ばれる少なくとも1種類の元素、Mは、Co,Ni、Fe,Cu、Mn、V及びCrよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、Tは、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素で、Xは、Si、Al、Sb及びInよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、AはMg,Ca、Sr及びBaから選ばれる少なくとも1種の元素であり、a,b,c,d,e、fは、それぞれ、a+b+c+d+e+f=100原子%、0<a≦40、45≦b≦70、0<c≦30、0≦d≦10、0≦e≦20、0≦f≦30を示す。
R a Sn b Mc T d X e A f (1)
Where R is at least one element selected from rare earth elements, M is at least one element selected from the group consisting of Co, Ni, Fe, Cu, Mn, V and Cr, and T is Ti, Zr , Hf, Nb, Ta, Mo and W, X is at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Sb and In, and A is Mg, Ca , Sr, and Ba, a, b, c, d, e, and f are a + b + c + d + e + f = 100 atomic%, 0 <a ≦ 40, 45 ≦ b ≦ 70, 0 <, respectively. c ≦ 30, 0 ≦ d ≦ 10, 0 ≦ e ≦ 20, and 0 ≦ f ≦ 30.

本発明の非水電解質電池用電極材料は、単相からなる金属間化合物相であっても、少なくとも2つの結晶相からなる合金相であってもよい。前者は充放電サイクル寿命特性に優れ、後者は高容量化に優れるとともに初期充放電効率に優れる。また、該結晶相の平均結晶粒径は特に定めないが、平均結晶粒径は100nm〜10μmの範囲にあることが好ましい。   The electrode material for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention may be an intermetallic compound phase consisting of a single phase or an alloy phase consisting of at least two crystal phases. The former is excellent in charge / discharge cycle life characteristics, and the latter is excellent in high capacity and excellent in initial charge / discharge efficiency. The average crystal grain size of the crystal phase is not particularly defined, but the average crystal grain size is preferably in the range of 100 nm to 10 μm.

本発明に係る負極は、前記非水電解質電池用負極材料を含むことを特徴とするものである。また、本発明に係る非水電解質電池は、前記非水電解質電池用負極材料を含む負極と、正極と、非水電解質とを具備することを特徴とするものである。   The negative electrode according to the present invention includes the negative electrode material for a non-aqueous electrolyte battery. The nonaqueous electrolyte battery according to the present invention comprises a negative electrode including the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery, a positive electrode, and a nonaqueous electrolyte.

本発明によれば、放電容量と充放電サイクル寿命の双方に優れる非水電解質電池を実現することが可能な非水電解質電池用負極材料と、この負極材料を含む負極と、この負極を備えた非水電解質電池を提供することができる。   According to the present invention, a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery capable of realizing a nonaqueous electrolyte battery excellent in both discharge capacity and charge / discharge cycle life, a negative electrode including the negative electrode material, and the negative electrode are provided. A non-aqueous electrolyte battery can be provided.

本発明の非水電解質電池用負極材料は下記一般式(1)で表される結晶質合金を含むことを特徴とするものである。   The negative electrode material for a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention is characterized by containing a crystalline alloy represented by the following general formula (1).

aSnbcdef (1)
但し、Rは希土類元素から選ばれる少なくとも1種類の元素、Mは、Co,Ni、Fe,Cu、Mn、V及びCrよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、Tは、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Wよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素で、Xは、Si、Al、Sb及びInよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、AはMg,Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも1種の元素であり、a,b,c,d,e、fは、それぞれ、a+b+c+d+e+f=100原子%、0<a≦40、45≦b≦70、0<c≦30、0≦d≦10、0≦e≦20、0≦f≦30を示す。
R a Sn b Mc T d X e A f (1)
Where R is at least one element selected from rare earth elements, M is at least one element selected from the group consisting of Co, Ni, Fe, Cu, Mn, V and Cr, and T is Ti, Zr , Hf, Nb, Ta, Mo, W, at least one element selected from the group consisting of W, X is at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Sb, and In, and A is Mg, Ca , Sr, and Ba, and a, b, c, d, e, and f are a + b + c + d + e + f = 100 atomic%, 0 <a ≦ 40, 45 ≦ b ≦ 70, and 0 <, respectively. c ≦ 30, 0 ≦ d ≦ 10, 0 ≦ e ≦ 20, and 0 ≦ f ≦ 30.

前述した負極材料を負極活物質として含む負極を備えた非水電解質二次電池は、体積エネルギー密度と充放電サイクル寿命を向上することができる。   A nonaqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode containing the negative electrode material described above as a negative electrode active material can improve volume energy density and charge / discharge cycle life.

すなわち、前述した(1)式で表わされる結晶質の合金は、(a)負極内、具体的には例えば負極合金の結晶粒界あるいは結晶粒内にリチウムが存在、あるいは(b)結晶格子内へリチウムが例えばインターカレーションする、(a)および(b)のうち少なくともいずれかが生じることで充放電を行なうことができ、いわゆる合金化反応(例えば、下記化1に示す反応)による充放電が起こり難いため、充放電サイクルの進行に伴う不可逆容量の増加を抑制することができ、二次電池の充放電サイクル寿命を向上することができる。また、前記合金はSnの重量比率が高いため、リチウム吸蔵量を増加させることができ、二次電池のエネルギー密度を増加させることが可能である。

Figure 2005093416
That is, the crystalline alloy represented by the formula (1) described above has (a) the presence of lithium in the negative electrode, specifically, for example, in the crystal grain boundary or crystal grain of the negative electrode alloy, or (b) in the crystal lattice. Charging and discharging can be performed by generating at least one of (a) and (b), for example, when lithium is intercalated, and charging and discharging by so-called alloying reaction (for example, reaction shown in the following chemical formula 1) Therefore, an increase in irreversible capacity accompanying the progress of the charge / discharge cycle can be suppressed, and the charge / discharge cycle life of the secondary battery can be improved. In addition, since the alloy has a high Sn weight ratio, the amount of lithium occlusion can be increased, and the energy density of the secondary battery can be increased.
Figure 2005093416

前記(1)式で表される合金は、単相からなる金属間化合物、あるいは少なくとも2つの結晶相からなるものでもよい。基本相はR−Sn−M相であり、これに組成比の異なるR−Sn−M相、あるいはR−Sn相、Sn−M相、R−M相から選ばれる少なくとも1相が加わり、複相となる。単相の場合は極めて安定な充放電サイクルを実現できる。   The alloy represented by the formula (1) may be composed of an intermetallic compound composed of a single phase or at least two crystalline phases. The basic phase is an R-Sn-M phase, to which an R-Sn-M phase having a different composition ratio, or at least one phase selected from the R-Sn phase, Sn-M phase, and RM phase is added. Become a phase. In the case of a single phase, an extremely stable charge / discharge cycle can be realized.

R−Sn−M相は、例えばインターカレーション反応によるLiの充放電サイクルを繰り返すことができるため、長寿命化に寄与することが可能である。なお、R−Sn−M相は、組成比の僅かなずれにより、主たる相以外の相が形成され、その相が下記(C)に示す合金化反応が上記した例えばインターカレーション反応と並行して生じることがある。一方、R−M相はLiとの反応能力はないが、それ以外の相はLiとの反応速度に差はあるものの、いずれも反応能力をもち、高容量へ寄与することができる。R−Sn相及びSn−M相では、それぞれ、下記の(A),(B)に示す合金化反応が可能である。   Since the R-Sn-M phase can repeat, for example, a charge / discharge cycle of Li by an intercalation reaction, it can contribute to a long life. In the R-Sn-M phase, a phase other than the main phase is formed due to a slight deviation in the composition ratio, and the alloying reaction shown in (C) below is parallel to the above-described intercalation reaction, for example. May occur. On the other hand, the RM phase does not have a reaction capacity with Li, but the other phases have a reaction capacity with a difference in reaction speed with Li, and can contribute to a high capacity. In the R-Sn phase and the Sn-M phase, alloying reactions shown in the following (A) and (B) are possible, respectively.

R-Sn+xLi→R+LixSn LixSn→xLi+Sn (A)
Sn−M+xLi→M+LixSn LixSn→xLi+Sn (B)
R−Sn−M+xLi→RM+LixSn LixSn→xLi+Sn (C)
従って、使用時における負極内の相構成はM相、R−M相、R相が徐々に存在するようになり、充放電サイクル回数によっては、R−Sn相あるいはM−Sn相が消失することもある。また、前述した(A)〜(C)におけるSnとLiの結合分離する可逆反応の中で、一部合金化を生じ、Li−Sn合金が存在する場合もある。
R-Sn + xLi → R + Li x Sn Li x Sn → xLi + Sn (A)
Sn-M + xLi → M + Li x Sn Li x Sn → xLi + Sn (B)
R-Sn-M + xLi → RM + Li x Sn Li x Sn → xLi + Sn (C)
Accordingly, the phase structure in the negative electrode during use gradually includes M phase, RM phase, and R phase, and the R-Sn phase or M-Sn phase disappears depending on the number of charge / discharge cycles. There is also. Moreover, in the reversible reaction in which Sn and Li are bonded and separated in the above-described (A) to (C), partial alloying may occur and a Li—Sn alloy may exist.

本発明の主相の結晶構造は明確ではないが、Cukαを用いてX線回折測定を行うと面間隔dで2.75〜2.90Åの間に主回折ピーク(最も回折強度の大きな回折線)が存在することが望ましい。2番目に回折強度の高いピークについては組成に応じて、面間隔で2.45〜2.55Åの間か、あるいは主回折ピークの高角度側の2.7〜2.85Åに存在することが望ましい。また、低角側にピークがあらわれ、具体的には2θで約10°と約20°それぞれにピークが検出されることが望ましく、このピークがあらわれる場合は容量面で好ましい。   The crystal structure of the main phase of the present invention is not clear. However, when X-ray diffraction measurement is performed using Cukα, the main diffraction peak (diffractive line with the highest diffraction intensity) is between 2.75 and 2.90 で in plane spacing d. ) Is desirable. Depending on the composition, the second highest diffraction intensity peak may exist between 2.45 and 2.55 Å in terms of surface spacing or 2.7 to 2.85 の on the high angle side of the main diffraction peak. desirable. Further, it is desirable that a peak appears on the low angle side, specifically, it is desirable to detect peaks at 2θ of about 10 ° and about 20 °, respectively, and when this peak appears, it is preferable in terms of capacity.

主相の結晶構造としては、例えば、六方晶、正方晶、斜方晶などを挙げることができる。また、合金中に含まれる結晶相の種類は1種類または2種類以上にすることができるが、充放電サイクル寿命の観点から単相が好ましい。   Examples of the main phase crystal structure include hexagonal crystals, tetragonal crystals, and orthorhombic crystals. Moreover, although the kind of the crystal phase contained in an alloy can be made into 1 type or 2 types or more, a single phase is preferable from a viewpoint of charging / discharging cycle life.

本発明の結晶相の平均結晶粒径は100nm以上、10μm(10000nm)以下の範囲であることが望ましい。これは以下に説明する理由によるものである。平均結晶粒径を100nm未満にすると、放電容量の立ち上がりが大幅に遅れる恐れがある。また、結晶粒が細かい場合、材料の機械的強度が増すため、充放電による格子膨張、収縮に伴う微粉化劣化が抑制され、寿命向上に結びつくと考えられる。一方、結晶粒径の大きい方は、負極作製のために必要な合金粉末の大きさに粉砕したときの平均粉末粒径、すなわち10μm程度でもよい。これは、充放電時のインターカレーション反応で生じる格子の膨張、収縮による歪を小さくでき、微粉化劣化を起こし難くなったため、寿命特性の向上につながると考えられる。   The average crystal grain size of the crystal phase of the present invention is desirably in the range of 100 nm or more and 10 μm (10000 nm) or less. This is due to the reason explained below. If the average crystal grain size is less than 100 nm, the rise of the discharge capacity may be significantly delayed. In addition, when the crystal grains are fine, the mechanical strength of the material is increased, so that pulverization and deterioration due to lattice expansion and contraction due to charge and discharge are suppressed, which is thought to lead to an improvement in life. On the other hand, the larger crystal grain size may be the average powder grain size when pulverized to the size of the alloy powder necessary for producing the negative electrode, that is, about 10 μm. This is thought to lead to an improvement in life characteristics because strain due to expansion and contraction of the lattice caused by the intercalation reaction during charging and discharging can be reduced and pulverization degradation is difficult to occur.

前記(1)式で表される合金の基本元素は、Sn−Rであり、これにMを加え組織制御、相制御を行うことにより、高容量、長寿命を両立させる特性を得るものである。各構成元素の存在理由は以下の通りである。   The basic element of the alloy represented by the formula (1) is Sn-R, and by adding M to this, the structure control and the phase control are performed, thereby obtaining the characteristics that achieve both high capacity and long life. . The reason for the existence of each constituent element is as follows.

1)Sn(スズ)
Snはリチウムと合金を形成することが可能な元素であり、充放電特性を生じる基本の元素である。RおよびMとの組み合わせで45〜70原子%の範囲で、優れた充放電特性をもつ、単相あるいは複相からなる組織の制御ができる。45原子%未満にすると、R−Sn2元系合金の材料の融点が高くなりすぎ、組織制御が容易でなくなり、高容量あるいは長寿命が得られ難くなる。一方、70原子%を超えると、Sn相が析出し始めるため、充放電サイクルにおいて長寿命が得られない。さらに好ましい範囲は、50〜60原子%である。
1) Sn (tin)
Sn is an element capable of forming an alloy with lithium, and is a basic element that produces charge / discharge characteristics. In combination with R and M, the structure composed of a single phase or multiple phases having excellent charge / discharge characteristics can be controlled in the range of 45 to 70 atomic%. If it is less than 45 atomic%, the melting point of the material of the R—Sn binary alloy becomes too high, the structure control becomes difficult, and it becomes difficult to obtain a high capacity or a long life. On the other hand, if it exceeds 70 atomic%, the Sn phase begins to precipitate, so that a long life cannot be obtained in the charge / discharge cycle. A more preferable range is 50 to 60 atomic%.

2)R(希土類元素)
Rは希土類元素から選ばれる少なくとも1種類の元素であり、希土類元素としては、例えばY、La、Ge、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等を挙げることができる。Rはリチウムとの合金化が起こり難い元素であり、この元素は充放電反応の特に放電に寄与する元素である。Snと40原子%以下で複相から成る組織制御ができる。Rが40原子%を超えるとR−Sn基合金の材料の融点が高くなりすぎ、組織制御が容易でなくなり、高容量あるいは長寿命が得られ難くなる。一方、0%ではSn相が析出し始めるため、充放電サイクルにおいて長寿命が得られない。より好ましい範囲は、12≦a≦40である。特に、A元素が合金中に含まれる場合には、A元素とR元素の合計原子%が12原子%以上あればよい。
2) R (rare earth element)
R is at least one element selected from rare earth elements. Examples of rare earth elements include Y, La, Ge, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb. , Lu and the like. R is an element that hardly undergoes alloying with lithium, and this element contributes particularly to the discharge of the charge / discharge reaction. It is possible to control the structure composed of multiple phases with Sn and 40 atomic% or less. When R exceeds 40 atomic%, the melting point of the material of the R—Sn base alloy becomes too high, the structure control becomes difficult, and it becomes difficult to obtain a high capacity or a long life. On the other hand, at 0%, the Sn phase begins to precipitate, so a long life cannot be obtained in the charge / discharge cycle. A more preferable range is 12 ≦ a ≦ 40. In particular, when the A element is included in the alloy, the total atomic% of the A element and the R element may be 12 atomic% or more.

R−Sn相として、RSn3、R3Sn5、R2Sn3、RSn、R2Sn5、R3Sn7、R11Sn10相などが挙げられる。 Examples of the R-Sn phase include RSn 3 , R 3 Sn 5 , R 2 Sn 3 , RSn, R 2 Sn 5 , R 3 Sn 7 , and R 11 Sn 10 phase.

また、後述のMの添加により、R−Sn−Mからなる相、例えばR3Sn72相、R1Sn11相が得られる。特に、La、Ce、Pr、NdはSnとの共晶組成が得られるため、超急冷法による組織制御、結晶粒径制御が容易にでき、長寿命化には好ましい。なお、R3Sn72相は、Powder Diffraction File PDF Set 51 Inorganic and Organic Data Book(2001年発行)の51−645(Co2La3Sn7)によると、結晶構造が斜方晶である。また、R1Sn11相も結晶構造は斜方晶である。 Further, by adding M described later, a phase composed of R-Sn-M, for example, R 3 Sn 7 M 2 phase, R 1 Sn 1 M 1 phase is obtained. In particular, since La, Ce, Pr, and Nd have a eutectic composition with Sn, it is easy to control the structure and crystal grain size by the ultra-quenching method, and is preferable for extending the life. The R 3 Sn 7 M 2 phase has an orthorhombic crystal structure according to 51-645 (Co 2 La 3 Sn 7 ) of the Powder Diffraction File PDF Set 51 Inorganic and Organic Data Book (issued in 2001). . The R 1 Sn 1 M 1 phase also has an orthorhombic crystal structure.

3)M元素
MはRと同様にLiと合金化し難い元素であり、R−Sn合金に添加することにより、結晶粒の微細化と相制御ができ、長寿命化できる。その量は原子%で30原子%以下である。30原子%を超えると容量が低下する。含有量があまり少なすぎると効果が十分でないので、好ましくは5〜25原子%以下であり、さらに好ましくは10〜25原子%である。長寿命化の観点からするとM元素のうち、Co,Ni,Cu,Fe,Mnが好ましい。従って、M元素量を示すc値は0を超えて30原子%以下であり、好ましくは5〜25原子%である。M元素の添加により、R−Sn−M相、例えばR3Sn72相、R3Sn62相、R1Sn11相を形成することが可能であるが、これ以外の整数比の化合物、あるいは整数比から外れた化合物であっても本発明から外れるものではない。
3) M element Like R, M is an element that is difficult to alloy with Li, and when added to the R-Sn alloy, crystal grains can be refined and phase controlled, and the life can be extended. The amount is 30 atomic% or less in atomic%. When it exceeds 30 atomic%, the capacity decreases. If the content is too small, the effect is not sufficient, so the content is preferably 5 to 25 atom% or less, more preferably 10 to 25 atom%. From the viewpoint of extending the life, Co, Ni, Cu, Fe, and Mn are preferable among the M elements. Therefore, the c value indicating the amount of M element is more than 0 and not more than 30 atomic%, preferably 5 to 25 atomic%. By adding M element, R-Sn-M phase, for example, R 3 Sn 7 M 2 phase, R 3 Sn 6 M 2 phase, R 1 Sn 1 M 1 phase can be formed. A compound having an integer ratio or a compound deviating from the integer ratio does not depart from the present invention.

4)T元素
T元素はR−Sn相、R−Sn−M相、Sn−M相、R−M相に固溶あるいは新規な相(例えばXとの複合添加でX−T相)の形成等の効果によって、サイクル寿命特性を向上することができる。合金中のT元素の含有量は、原子%で0≦d≦10であることが望ましい。これは、10原子%を超えると、高容量が得られないからである。より好ましくは8原子%以下である。また、下限値としては0.1原子%以上が好ましい。T元素の中でもTi,Nb,Moが特性向上の点では好ましい。
4) T element T element forms R-Sn phase, R-Sn-M phase, Sn-M phase, RM phase as a solid solution or formation of a new phase (for example, XT phase by compound addition with X) The cycle life characteristics can be improved by such effects. The T element content in the alloy is preferably 0 ≦ d ≦ 10 in atomic percent. This is because if it exceeds 10 atomic%, a high capacity cannot be obtained. More preferably, it is 8 atomic% or less. Moreover, as a lower limit, 0.1 atomic% or more is preferable. Among T elements, Ti, Nb, and Mo are preferable in terms of improving characteristics.

5)X元素
X元素もLiと合金を形成することが可能な元素であり、この元素の存在によって、放電容量をあまり低下させずに長寿命化することができる。その量は原子%で0≦e≦20である。20原子%を超えると徐々に容量低下が見られるようになる。この容量低下の一因として、負極活物質の密度低下による単位体積当りの放電容量の低下が挙げられる。また、下限値としては0.1原子%が好ましい。好ましくは、15原子%以下である。X元素のうち、Si、Al、Inが好ましい。
5) X element X element is also an element capable of forming an alloy with Li, and the presence of this element can extend the life without significantly reducing the discharge capacity. The amount is 0 ≦ e ≦ 20 in atomic%. When it exceeds 20 atomic%, the capacity gradually decreases. One cause of this decrease in capacity is a decrease in discharge capacity per unit volume due to a decrease in density of the negative electrode active material. Further, the lower limit is preferably 0.1 atomic%. Preferably, it is 15 atomic% or less. Of the X elements, Si, Al, and In are preferable.

6)A元素
A元素は特に結晶構造中のR元素の位置を占める、その量は30原子%以下であり、これを超えると容量が低下する。より好ましい範囲は0≦f≦20である。また、下限値としては0.1原子%以上が好ましい。特性向上の観点からするとより好ましくはMg,Caである。Snと、R元素(希土類元素)およびA元素(例えばCa)と、遷移金属それぞれの原子比率は、Sn>R元素(希土類元素)およびA元素(例えばCa)>遷移金属の順番にすることが望ましい。これにより、合金中のSn重量比率を高くすることができるため、高容量を得ることができる。
6) Element A The element A occupies the position of the element R in the crystal structure, and the amount thereof is 30 atomic% or less. A more preferable range is 0 ≦ f ≦ 20. Moreover, as a lower limit, 0.1 atomic% or more is preferable. From the viewpoint of improving the characteristics, Mg and Ca are more preferable. The atomic ratios of Sn, R element (rare earth element) and A element (for example, Ca), and transition metal should be in the order of Sn> R element (rare earth element) and A element (for example, Ca)> transition metal. desirable. Thereby, since the Sn weight ratio in an alloy can be made high, a high capacity | capacitance can be obtained.

特に、R元素をLa,Ce,Pr及びNdよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とし、A元素をCa及びMgのうちの少なくとも一方の元素を含有するものとし、12≦a+f≦40とすることが容量とサイクル寿命の点で好ましい。中でも、A元素としてCaを選択し、aとfの合計を15≦a+f≦35にすることがさらに好ましく、この場合、a≧fであるとなお好ましい。   In particular, the R element is at least one element selected from the group consisting of La, Ce, Pr and Nd, the A element contains at least one element of Ca and Mg, and 12 ≦ a + f ≦ 40 It is preferable in terms of capacity and cycle life. Among them, it is more preferable that Ca is selected as the A element and the sum of a and f is 15 ≦ a + f ≦ 35, and in this case, it is more preferable that a ≧ f.

なお、元素X、元素T、元素Aの含有量を示すd値、e値、f値は共に0(ゼロ)を含むものである。d値およびまたはe値が0のときは初期容量を大きくすることができる。一方、d値およびまたはe値を所定の範囲内にすると初期容量はやや低下するがサイクル寿命が向上する。従って、初期容量またはサイクル寿命のどちらを注力するかによってd値、e値を所定の値にすることが好ましい。また、f値は0よりも大きいほうが充放電サイクル寿命を維持しながら、高容量化が可能である。   The d value, e value, and f value indicating the contents of the element X, element T, and element A all include 0 (zero). When the d value and / or the e value are 0, the initial capacity can be increased. On the other hand, when the d value and / or e value are within a predetermined range, the initial capacity is slightly reduced, but the cycle life is improved. Therefore, it is preferable to set the d value and the e value to predetermined values depending on whether the initial capacity or the cycle life is focused. Further, when the f value is larger than 0, the capacity can be increased while maintaining the charge / discharge cycle life.

前述した(1)式で表わされる組成の中でも、LaからなるR元素、M元素およびSnを含有する組成が、長い充放電サイクル寿命が得られるため、好ましい。   Among the compositions represented by the formula (1) described above, a composition containing an R element, an M element and Sn composed of La is preferable because a long charge / discharge cycle life can be obtained.

前述した非水電解質電池用負極材料の作製法としては、例えば、高周波溶解法、アーク溶解法、焼結法、超急冷法、ストリップキャスト法、アトマイズ法、めっき法、CVD法、スパッタ法、圧延法などが挙げられる。特に好ましくは、超急冷法、ストリップキャスト法、高周波溶解法、アトマイズ法、遠心噴霧法が挙げられる。   Examples of the method for producing the negative electrode material for a non-aqueous electrolyte battery described above include, for example, a high-frequency melting method, an arc melting method, a sintering method, a rapid quenching method, a strip casting method, an atomizing method, a plating method, a CVD method, a sputtering method, and rolling. Law. Particularly preferred are a rapid quenching method, a strip casting method, a high frequency dissolution method, an atomizing method, and a centrifugal spraying method.

これらの方法はいずれも予め量りとった各素材を、不活性雰囲気中において、るつぼ内で溶解し、その後の冷却過程をそれぞれ変えたものである。すなわち、超急冷法は高速回転する冷却体上に合金溶湯を射出し、板厚10〜50μmのフレーク状試料を得る。ストリップキャスト法では、冷却体への単位時間あたりの溶湯供給量を超急冷法に比べて増やして、板厚100〜500μmのフレーク状試料を得る。条件によっては超急冷法で100μmまでの板厚のものも得ることができる。また、ストリップキャスト法では、鋳造する際に回転する冷却板上に溶湯を流し込めばよく、溶湯供給量と冷却板の移動速度で材料板厚を制御し、その結果、冷却速度を制御できる。得られたこれらの試料は、熱処理により組織、組成の均質化が実現でき、特にこれは鋳造した試料で顕著であり、ストリップキャスト法、あるいは超急冷法で得た試料は熱処理を行わなくてもよい。また、特にストリップキャスト法で得られた試料では柱状晶組織が得られやすく、寿命の観点からこの組織は好ましい。   In each of these methods, each material weighed in advance is dissolved in a crucible in an inert atmosphere, and the subsequent cooling process is changed. That is, in the ultra rapid cooling method, a molten alloy is injected onto a cooling body that rotates at high speed to obtain a flake sample having a thickness of 10 to 50 μm. In the strip casting method, the amount of molten metal supplied per unit time to the cooling body is increased as compared with the ultra rapid cooling method to obtain a flake sample having a plate thickness of 100 to 500 μm. Depending on the conditions, plate thicknesses of up to 100 μm can be obtained by the ultra-quenching method. In the strip casting method, the molten metal may be poured onto a rotating cooling plate during casting, and the thickness of the material is controlled by the amount of molten metal supplied and the moving speed of the cooling plate. As a result, the cooling rate can be controlled. These obtained samples can be homogenized in structure and composition by heat treatment, and this is particularly noticeable in cast samples. Samples obtained by strip casting or ultra-quenching method can be processed without heat treatment. Good. In particular, in the sample obtained by the strip cast method, a columnar crystal structure is easily obtained, and this structure is preferable from the viewpoint of life.

本発明に係る負極材料は、球状粉であると良い。これにより、負極材料の比表面積を小さくすることができるため、負極材料の酸素含有量を少なくすることができ、高い初期効率を得ることができる。また、スラリーの塗工性を良好にすることができる。さらに粉砕工程を不要にして負極材料の製法を簡素化することも可能である。球状粉を得るには、アトマイズ法、遠心噴霧法などがある。   The negative electrode material according to the present invention is preferably a spherical powder. Thereby, since the specific surface area of negative electrode material can be made small, the oxygen content of negative electrode material can be decreased and high initial efficiency can be obtained. Moreover, the coatability of the slurry can be improved. Furthermore, it is possible to simplify the production method of the negative electrode material by eliminating the pulverization step. In order to obtain a spherical powder, there are an atomizing method, a centrifugal spraying method, and the like.

ガスアトマイズ法は所定の組成になるように調製した原料をるつぼに入れ、真空中あるいは不活性雰囲気中(例えば、Arガス、Heガス、窒素ガス)で高周波誘導加熱炉により溶解させ、給湯管を通して合金溶湯をアトマイズタンク内に滴下する。給湯管の近傍にガスアトマイズノズルが配置され、アトマイズ用ガスがノズルの孔またはスリットから、滴下中の溶湯に向けて噴出される。溶湯は噴出ガスのエネルギーにより飛散、凝固し、粉末化される。このタンク内は不活性雰囲気になっており、生成したアトマイズ粉末の酸化が防止される。生成した粉末状の合金はアトマイズタンクの下部より粉末収納装置に導かれ、収納される。   In the gas atomization method, a raw material prepared to have a predetermined composition is put in a crucible, dissolved in a vacuum or in an inert atmosphere (eg, Ar gas, He gas, nitrogen gas) by a high frequency induction heating furnace, and alloyed through a hot water supply pipe. The molten metal is dropped into the atomizing tank. A gas atomizing nozzle is disposed in the vicinity of the hot water supply pipe, and an atomizing gas is ejected from the nozzle hole or slit toward the molten metal being dropped. The molten metal is scattered, solidified and powdered by the energy of the jet gas. The inside of this tank is an inert atmosphere, and oxidation of the generated atomized powder is prevented. The produced powdery alloy is guided to the powder storage device from the lower part of the atomizing tank and stored.

ガスアトマイズにより得られる合金形状は球状のものから扁平状のものまで、条件を変えることによってできるが、本発明の場合は可能な限り球状であることが好ましい。ガスアトマイズ法で生成した粉末の粒径は、滴下中の溶湯に与える噴出ガスのエネルギーが大きくなるほど一般に小さくなる。噴出ガスのエネルギーは例えばガスの圧力や、ノズルの孔またはスリットの大きさや配置によって調節できる。また、噴出ガスのエネルギーが一定であれば、単位時間当りの溶湯の滴下量が少ないほど、粉末の径は小さくなる。溶湯の滴下量は、給湯管の内径や給湯管内の溶湯に加える圧力により調節できる。ガスアトマイズ法は急冷と粉砕を同時に行うことが特徴である。   The alloy shape obtained by gas atomization can be changed from a spherical shape to a flat shape by changing the conditions, but in the case of the present invention, it is preferably as spherical as possible. The particle size of the powder produced by the gas atomizing method generally decreases as the energy of the jet gas applied to the molten metal being dropped increases. The energy of the ejected gas can be adjusted by, for example, the pressure of the gas and the size and arrangement of the nozzle holes or slits. Moreover, if the energy of the jet gas is constant, the smaller the amount of molten metal dropped per unit time, the smaller the powder diameter. The dropping amount of the molten metal can be adjusted by the inner diameter of the hot water supply pipe or the pressure applied to the molten metal in the hot water supply pipe. The gas atomization method is characterized in that rapid cooling and pulverization are performed simultaneously.

一方、遠心噴霧法は高速回転するディスク上に所定の組成に調整し溶融した合金を不活性雰囲気(例えば、Arガス、Heガス、窒素ガス)中で滴下し、遠心力でディスクから微細分散させて飛散させ、表面張力によって球状粉を形成する方法である。この場合は、合金溶湯とディスクの濡れ性が良いと飛散し難くなるため、溶湯に対して比較的濡れ性が低いセラミックスや金属材料を用いると良い。また、不活性雰囲気は熱伝導の観点からHeガスが好ましいが、Arガスを用いることも可能である。球状粉の径は溶湯の滴下量、ディスクの回転数、溶湯温度などによって制御できる。   On the other hand, in the centrifugal spray method, a molten alloy adjusted to a predetermined composition on a high-speed rotating disk is dropped in an inert atmosphere (eg, Ar gas, He gas, nitrogen gas), and finely dispersed from the disk by centrifugal force. The spherical powder is formed by surface tension. In this case, if the wetness between the molten alloy and the disk is good, it will be difficult to scatter. Therefore, it is preferable to use a ceramic or metal material having a relatively low wettability with respect to the molten metal. The inert atmosphere is preferably He gas from the viewpoint of heat conduction, but Ar gas can also be used. The diameter of the spherical powder can be controlled by the amount of molten metal dripped, the rotational speed of the disk, the molten metal temperature, and the like.

得られた球状粉の粒径は10〜200μmが好ましく、特に10〜60μmが負極材として好ましい。粒径が大きいものについてはさらに粉砕することができる。この粉砕は不活性雰囲気中で行うことが好ましい。また、電極作製時に塗布した後にプレスで球状粉を砕いても良い。   The particle size of the obtained spherical powder is preferably 10 to 200 μm, and particularly preferably 10 to 60 μm as the negative electrode material. Those having a large particle size can be further pulverized. This pulverization is preferably performed in an inert atmosphere. Further, the spherical powder may be crushed with a press after being applied at the time of electrode preparation.

ここで、球状粉とはその粉の短径に対する長径の比が5以下であるものが、球状粉の重量で50%以上あるものを言う。   Here, the spherical powder means that the ratio of the major axis to the minor axis of the powder is 5 or less, but the weight of the spherical powder is 50% or more.

アトマイズ粉は一般に熱処理なしに使用することができるが、急冷時に生じた内部歪を緩和する目的で、熱処理することも可能である。その場合は不活性雰囲気中で行うことが好ましい。熱処理温度は固相線温度よりも50℃以上低い温度で行うことが好ましい。さらに好ましくは100℃以下である。   Atomized powder can generally be used without heat treatment, but it can also be heat-treated for the purpose of alleviating internal strain generated during rapid cooling. In that case, it is preferable to carry out in an inert atmosphere. The heat treatment temperature is preferably 50 ° C. or more lower than the solidus temperature. More preferably, it is 100 degrees C or less.

前述した(1)式で表わされる結晶質合金では、初期効率を向上させるために、表面処理を行うことが可能である。非水電解質電池の初期効率の低下は、前述した(1)式で表わされる組成の結晶質合金の表面に吸着した酸素あるいは溶存酸素が、リチウムと反応して酸化物を生成したり、あるいは触媒として機能して負極表面への被膜形成反応を促すことによって、不可逆容量の増加と負極抵抗の増大を招くためであると推測される。表面処理としては、例えば、酸処理、水素雰囲気中での熱処理、水素粉砕、被覆層の形成などを挙げることができる。酸処理、水素雰囲気中での熱処理あるいは水素粉砕によると、合金中の酸素含有量を少なくすることができる。一方、例えば炭素層のような被覆層を合金表面に形成することによって、非水電解質に対する挙動を炭素質材料のそれに近くすることができる。   The crystalline alloy represented by the formula (1) described above can be subjected to a surface treatment in order to improve the initial efficiency. The decrease in the initial efficiency of the nonaqueous electrolyte battery is caused by the fact that oxygen or dissolved oxygen adsorbed on the surface of the crystalline alloy having the composition represented by the above formula (1) reacts with lithium to generate an oxide, or a catalyst. It is presumed that this causes an increase in irreversible capacity and an increase in negative electrode resistance by promoting the film formation reaction on the negative electrode surface. Examples of the surface treatment include acid treatment, heat treatment in a hydrogen atmosphere, hydrogen pulverization, and formation of a coating layer. The oxygen content in the alloy can be reduced by acid treatment, heat treatment in a hydrogen atmosphere or hydrogen pulverization. On the other hand, by forming a coating layer such as a carbon layer on the alloy surface, the behavior with respect to the nonaqueous electrolyte can be made close to that of the carbonaceous material.

酸処理によると、表面の酸化層を除去することができる。用いる酸は塩酸、フッ酸が好ましい。酸処理条件は処理時間、処理温度、酸濃度によって適正化を図ることができるが、Snを含有している合金系では塩酸を用いることが好ましい。   By the acid treatment, the oxide layer on the surface can be removed. The acid used is preferably hydrochloric acid or hydrofluoric acid. Acid treatment conditions can be optimized by treatment time, treatment temperature, and acid concentration, but it is preferable to use hydrochloric acid in an alloy system containing Sn.

また、水素雰囲気中での熱処理、あるいは水素粉砕も有効である。水素雰囲気中での熱処理は表面の酸化層の低減に有効であり、水素粉砕は酸化されていない面を新たに生成させて、初期効率向上に有効な表面を多く形成することができる。   Further, heat treatment in a hydrogen atmosphere or hydrogen pulverization is also effective. Heat treatment in a hydrogen atmosphere is effective for reducing the oxide layer on the surface, and hydrogen pulverization can newly generate a non-oxidized surface, thereby forming a large number of surfaces effective for improving the initial efficiency.

一方、表面に被覆層を形成することも可能である。例えば、炭素を20μm以下の厚さで付着させることができる。この炭素層は黒鉛系ほか特に制限されるものではなく、例えばGLC(グラファイトライクカーボン)などでもよい。付着させるプロセスは気相反応、固相反応など特に制限されるものではなく、その際の炭素源は気体(例えば炭化水素系)、液体、固体のいずれでもよい。   On the other hand, it is also possible to form a coating layer on the surface. For example, carbon can be deposited with a thickness of 20 μm or less. This carbon layer is not particularly limited, other than graphite, and may be, for example, GLC (graphite-like carbon). The deposition process is not particularly limited, such as a gas phase reaction or a solid phase reaction, and the carbon source at that time may be any of a gas (for example, a hydrocarbon type), a liquid, and a solid.

構成元素以外の不可避不純物は1000ppm以下含有していても良い。不可避不純物としては酸素、炭素などが挙げられる。また、粉砕後の酸素量は吸着分を含めて3000ppm以下が好ましい。   Inevitable impurities other than the constituent elements may be contained in an amount of 1000 ppm or less. Inevitable impurities include oxygen and carbon. The amount of oxygen after pulverization is preferably 3000 ppm or less including the adsorbed content.

また、通常の鋳造法で得られた合金の場合、熱処理を行うと鋳造状態に比べて優れた電極特性が得られやすい。   Further, in the case of an alloy obtained by a normal casting method, excellent electrode characteristics are easily obtained when heat treatment is performed as compared with a cast state.

なお、負極材料を負極活物質として含む負極を備えた非水電解質二次電池において、充放電により不可逆容量が生じると、負極内にR相、R−M相、Sn相あるいはLiSn相が形成される場合がある。   In addition, in a non-aqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode including a negative electrode material as a negative electrode active material, when an irreversible capacity occurs due to charge / discharge, an R phase, an RM phase, a Sn phase, or a LiSn phase is formed in the negative electrode. There is a case.

次いで、本発明に係る非水電解質電池用負極材料を備えた負極および非水電解質電池について説明する。   Next, the negative electrode and the nonaqueous electrolyte battery provided with the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention will be described.

本発明に係る非水電解質電池は、非水電解質と、正極と、本発明の非水電解質電池用負極材料を負極活物質として含む負極とを具備するものである。   The nonaqueous electrolyte battery according to the present invention includes a nonaqueous electrolyte, a positive electrode, and a negative electrode including the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention as a negative electrode active material.

1)正極
正極は、例えば、正極活物質、導電剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁させ、この懸濁物をアルミニウム箔などの集電体に塗布し、乾燥し、プレスして帯状電極にすることにより作製される。
1) Positive electrode For the positive electrode, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are suspended in an appropriate solvent, and the suspension is applied to a current collector such as an aluminum foil, dried, pressed, and strip-shaped. It is produced by making an electrode.

前記正極活物質には、種々の酸化物、硫化物が挙げられる。例えば、二酸化マンガン(MnO2)、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLiMn24またはLiMnO2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLiNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-xCox2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnxCo1-x2)、バナジウム酸化物(例えばV25)などが挙げられる。また、導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料などの有機材料も挙げられる。より好ましい正極は、電池電圧が高いリチウムマンガン複合酸化物(LiMn24)、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LiNi0.8Co0.22)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(LiMnxCo1-x2)などが挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include various oxides and sulfides. For example, manganese dioxide (MnO 2 ), lithium manganese composite oxide (eg LiMn 2 O 4 or LiMnO 2 ), lithium nickel composite oxide (eg LiNiO 2 ), lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel cobalt composite Examples thereof include oxides (for example, LiNi 1-x Co x O 2 ), lithium manganese cobalt composite oxides (for example, LiMn x Co 1-x O 2 ), vanadium oxides (for example, V 2 O 5 ), and the like. Moreover, organic materials, such as a conductive polymer material and a disulfide-type polymer material, are also mentioned. More preferable positive electrodes include lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ), lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), and lithium nickel cobalt composite oxide (LiNi 0.8 ) having a high battery voltage. Co 0.2 O 2 ) and lithium manganese cobalt composite oxide (LiMn x Co 1-x O 2 ).

導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。   Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, and graphite.

前記結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムなどが挙げられる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.

正極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜20重量%、結着剤2〜7重量%の範囲にすることが好ましい。   The compounding ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 20% by weight of the conductive agent, and 2 to 7% by weight of the binder.

2)負極
負極は、例えば、本発明の非水電解質電池用負極材料を含む負極活物質、導電剤及び結着剤からなる負極合剤を適当な溶媒に懸濁して混合し、塗液としたものを集電体の片面もしくは両面に塗布し、乾燥することにより作製される。
2) Negative electrode The negative electrode is prepared by, for example, suspending and mixing a negative electrode mixture composed of a negative electrode active material containing a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention, a conductive agent and a binder in a suitable solvent to obtain a coating solution. It is produced by applying a product to one or both sides of a current collector and drying.

また、負極活物質として、アルカリ金属の吸蔵能の高い炭素材料を添加し、前述した負極材料と、この炭素材料との混合物とすることで、アルカリ金属の吸蔵量を向上させることができる。このような負極活物質に用いる炭素材料としては黒鉛系の炭素材料が好ましく、より具体的にはメソフェーズピッチカーボンファイバー(MCF)などが好ましい。   Moreover, the amount of alkali metal occlusion can be improved by adding a carbon material having a high alkali metal occlusion ability as a negative electrode active material to obtain a mixture of the above-described negative electrode material and this carbon material. As the carbon material used for such a negative electrode active material, a graphite-based carbon material is preferable, and more specifically, mesophase pitch carbon fiber (MCF) is preferable.

さらに、負極には使用される導電剤としては、通常炭素材料が使用される。前述した負極活物質に用いる炭素材料として、アルカリ金属の吸蔵性と導電性との両特性の高いものがあれば、負極活物質として用いる前述の炭素材料を導電剤と兼用させることが可能であるが、例示したメソフェーズピッチカーボンファイバーなどの炭素吸蔵性の高い黒鉛のみでは導電性が低くなるため、導電剤として使用される炭素材料としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック等を負極に使用することが好ましい。   Further, as the conductive agent used for the negative electrode, a carbon material is usually used. If the carbon material used for the negative electrode active material described above has high alkali metal occlusion and conductivity, the carbon material used as the negative electrode active material can also be used as a conductive agent. However, since the conductivity is low only with graphite having high carbon storage properties such as the exemplified mesophase pitch carbon fiber, it is possible to use, for example, acetylene black, carbon black or the like as the negative electrode as the carbon material used as the conductive agent. preferable.

結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、エチレン-ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)などが挙げられる。   Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine rubber, ethylene-butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), and the like.

前記負極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、負極活物質70〜95重量%、導電剤0〜25重量%、結着剤2〜10重量%の範囲にすることが好ましい。   The compounding ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 70 to 95% by weight of the negative electrode active material, 0 to 25% by weight of the conductive agent, and 2 to 10% by weight of the binder.

3)非水電解質
前記非水電解質は、非水溶媒に電解質を溶解することにより調製される液体状非水電解質(非水電解液)、高分子材料に前記非水溶媒と前記電解質を含有した高分子ゲル状電解質、高分子材料に前記電解質を含有した高分子固体電解質、リチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質が挙げられる。
3) Non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte contains a liquid non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte) prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent and the electrolyte in a polymer material. Examples thereof include a polymer gel electrolyte, a polymer solid electrolyte containing the electrolyte in a polymer material, and an inorganic solid electrolyte having lithium ion conductivity.

液状非水電解質に用いられる非水溶媒としては、リチウム電池で公知の非水溶媒を用いることができ、例えば、エチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)などの環状カーボネートや、環状カーボネートと環状カーボネートより低粘度の非水溶媒(以下第2の溶媒)との混合溶媒を主体とする非水溶媒などを挙げることができる。   As the non-aqueous solvent used in the liquid non-aqueous electrolyte, a known non-aqueous solvent can be used in a lithium battery, for example, a cyclic carbonate such as ethylene carbonate (EC) or propylene carbonate (PC), or a cyclic carbonate and a cyclic carbonate. Examples thereof include a nonaqueous solvent mainly composed of a mixed solvent with a nonaqueous solvent (hereinafter referred to as a second solvent) having a viscosity lower than that of carbonate.

第2の溶媒としては、例えば、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などの鎖状カーボネート、γ-ブチロラクトン、アセトニトリル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、環状エーテルとしてテトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなど、鎖状エーテルとしてジメトキシエタン、ジエトキシエタンなどが挙げられる。   Examples of the second solvent include chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, methyl propionate, ethyl propionate, cyclic ether such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and the like. Examples of the ethers include dimethoxyethane and diethoxyethane.

電解質としては、アルカリ塩が挙げられるが、とくにリチウム塩が挙げられる。リチウム塩として、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)、六フッ化ヒ素リチウム(LiAsF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)などが挙げられる。特に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化硼酸リチウム(LiBF4)が好ましい。前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量は、0.5〜2モル/Lとすることが好ましい。 Examples of the electrolyte include alkali salts, and particularly lithium salts. As lithium salts, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ) and the like. In particular, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) are preferable. The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is preferably 0.5 to 2 mol / L.

ゲル状電解質として前記溶媒と前記電解質を高分子材料に溶解しゲル状にしたもので、高分子材料としてはポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエチレンオキシド(PECO)などの単量体の重合体または他の単量体との共重合体が挙げられる。   A gel electrolyte is obtained by dissolving the solvent and the electrolyte in a polymer material to form a gel. The polymer material is a single amount of polyacrylonitrile, polyacrylate, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene oxide (PECO), or the like. And polymers with other monomers.

固体電解質としては、前記電解質を高分子材料に溶解し、固体化したものである。高分子材料としてはポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエチレンオキシド(PEO)などの単量体の重合体または他の単量体との共重合体が挙げられる。また、無機固体電解質として、リチウムを含有したセラミック材料が挙げられる。なかでもLi3N、Li3PO4−Li2S−SiS2ガラスなどが挙げられる。 As the solid electrolyte, the electrolyte is dissolved in a polymer material and solidified. Examples of the polymer material include polymers of monomers such as polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene oxide (PEO), and copolymers with other monomers. Moreover, the ceramic material containing lithium is mentioned as an inorganic solid electrolyte. Of these Li 3 N, etc. Li 3 PO 4 -Li 2 S- SiS 2 glass.

正極と負極の間には、セパレータを配置することができる。また、このセパレータと併せてゲル状もしくは固体の非水電解質層を用いても良いし、セパレータの代わりにゲル状もしくは固体の非水電解質層を用いることも可能である。   A separator can be disposed between the positive electrode and the negative electrode. In addition, a gel-like or solid nonaqueous electrolyte layer may be used in combination with this separator, or a gel-like or solid nonaqueous electrolyte layer may be used instead of the separator.

セパレータは、正極および負極が接触するのを防止するためのものであり、絶縁性材料で構成される。さらに、正極および負極の間を電解質が移動可能な形状のものが使用される。具体的には、例えば合成樹脂製不織布、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルムなどを挙げることができる。   The separator is for preventing contact between the positive electrode and the negative electrode, and is made of an insulating material. Furthermore, a shape in which the electrolyte can move between the positive electrode and the negative electrode is used. Specific examples include a synthetic resin nonwoven fabric, a polyethylene porous film, and a polypropylene porous film.

本発明に係わる非水電解質電池の一実施形態である薄型非水電解質二次電池の断面図の一例を図1に示す。また、図2は図1のA部分を拡大した断面図である。   FIG. 1 shows an example of a cross-sectional view of a thin nonaqueous electrolyte secondary battery which is an embodiment of the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG.

例えばステンレスやラミネートフィルムなどからなる薄型容器1には、電極群2が収納されている。前記電極群2は、正極6、セパレータ3、負極9を積層した帯状物を扁平形状に巻回した構造になっている。正極6は正極層4と正極集電体5を積層した構造を具備し、負極9は負極層7と負極集電体8を積層した構造を具備している。正極端子10は、一端が前記電極群2の前記正極集電体5に電気的に接続され、かつ他端は前記容器1から延出されている。一方、負極端子11は、一端が前記電極群2の前記負極集電体8に電気的に接続され、かつ他端が前記容器1から延出されている。   For example, an electrode group 2 is accommodated in a thin container 1 made of stainless steel or a laminate film. The electrode group 2 has a structure in which a belt-like material in which a positive electrode 6, a separator 3, and a negative electrode 9 are laminated is wound in a flat shape. The positive electrode 6 has a structure in which the positive electrode layer 4 and the positive electrode current collector 5 are laminated, and the negative electrode 9 has a structure in which the negative electrode layer 7 and the negative electrode current collector 8 are laminated. One end of the positive electrode terminal 10 is electrically connected to the positive electrode current collector 5 of the electrode group 2, and the other end is extended from the container 1. On the other hand, one end of the negative electrode terminal 11 is electrically connected to the negative electrode current collector 8 of the electrode group 2 and the other end is extended from the container 1.

[実施例]
以下、本発明の実施例について説明する。
[Example]
Examples of the present invention will be described below.

(実施例1〜30)
<正極の作製>
まず、正極活物質のリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)粉末91重量%をアセチレンブラック2.5重量%と、グラファイト3重量%と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)3.5重量%と、N−メチルピロリドンとを加えて混合し、厚さ15μmのアルミニウム箔の集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより電極密度3.0g/cm3の正極を作製した。
(Examples 1-30)
<Preparation of positive electrode>
First, 91% by weight of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) powder as a positive electrode active material, 2.5% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, 3.5% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF), N-methyl Pyrrolidone was added and mixed, applied to an aluminum foil current collector with a thickness of 15 μm, dried, and pressed to prepare a positive electrode having an electrode density of 3.0 g / cm 3 .

<負極の作製>
負極活物質としては、下記表1〜2に示す組成比率で所定量の元素を混合し、以下の(A)〜(C)に説明する方法で作製したものを使用した。
<Production of negative electrode>
As the negative electrode active material, a material prepared by the method described in the following (A) to (C) was used by mixing a predetermined amount of elements at the composition ratios shown in Tables 1 and 2 below.

(A)単ロール法
下記表1〜2に示す組成比率で混合した元素を高周波溶解で溶融後、高速回転する冷却ロール上(30m/s)に射出し、板厚20〜60μmのフレークを作製することにより負極材料を得た。
(A) Single roll method The elements mixed in the composition ratios shown in Tables 1 and 2 below are melted by high-frequency dissolution and then injected onto a cooling roll (30 m / s) that rotates at high speed to produce flakes having a thickness of 20 to 60 μm. As a result, a negative electrode material was obtained.

(B)ストリップキャスト法
下記表1〜2に示す組成比率で混合した元素を高周波溶解にて溶融後、ゆっくり移動する冷却ロール上(1m/s)に溶湯を流し込み、板厚200〜500μmのフレークを作製することにより負極材料を得た。
(B) Strip casting method After the elements mixed in the composition ratios shown in Tables 1 and 2 below are melted by high frequency melting, the molten metal is poured onto a slowly moving cooling roll (1 m / s), and flakes having a thickness of 200 to 500 μm Was used to obtain a negative electrode material.

(C)高周波溶解法
下記表1〜2に示す組成比率で混合した元素を高周波溶解にて溶融後、水冷円盤鋳型上に厚さ約10mmで鋳造することにより合金インゴットを得た。得られた合金インゴットを600℃、20時間不活性雰囲気中で熱処理することにより負極材料を得た。
(C) High-frequency melting method The elements mixed in the composition ratios shown in Tables 1 and 2 below were melted by high-frequency melting, and then cast on a water-cooled disk mold with a thickness of about 10 mm to obtain an alloy ingot. The obtained alloy ingot was heat-treated in an inert atmosphere at 600 ° C. for 20 hours to obtain a negative electrode material.

いずれの実施例とも、X線回折法とSEM、EPMA評価の結果から、複相(2相以上の結晶相を具備)からなる結晶質合金であることを確認した。   In any of the examples, it was confirmed from the results of X-ray diffractometry, SEM, and EPMA evaluation that the alloy was a crystalline alloy composed of multiple phases (having two or more crystal phases).

各負極材料をジェットミルで平均粉末粒径8〜10μmになるように粉砕処理を施して粉末状の負極材料を得た。得られた負極材料の粉末85重量%に導電剤としてのグラファイト5重量%と、同じく導電剤としてのアセチレンブラック3重量%と、PVdF7重量%と、NMPとを加えて混合し、厚さ11μmの銅箔からなる集電体に塗布し、乾燥し、プレスすることにより負極を作製した。   Each negative electrode material was pulverized by a jet mill so as to have an average powder particle size of 8 to 10 μm to obtain a powdered negative electrode material. The obtained negative electrode material powder was added to 85% by weight of graphite as a conductive agent, 5% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of acetylene black as a conductive agent, 7% by weight of PVdF, and NMP. The negative electrode was produced by applying to a current collector made of copper foil, drying, and pressing.

<電極群の作製>
前記正極、ポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータ、前記負極、及び前記セパレータをそれぞれこの順序で積層した後、前記負極が最外周に位置するように渦巻き状に巻回して電極群を作製した。
<Production of electrode group>
The positive electrode, a separator made of a polyethylene porous film, the negative electrode, and the separator were each laminated in this order, and then wound in a spiral shape so that the negative electrode was located on the outermost periphery, thereby producing an electrode group.

<非水電解液の調製>
さらに、エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)の混合溶媒に(混合体積比率1:2)に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.0モル/L溶解して非水電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
Further, non-aqueous electrolysis is performed by dissolving 1.0 mol / L of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) (mixing volume ratio 1: 2). A liquid was prepared.

前記電極群及び前記電解液をステンレス製の有底円筒状容器内にそれぞれ収納して円筒形非水電解質二次電池を組み立てた。   The electrode group and the electrolytic solution were respectively stored in a bottomed cylindrical container made of stainless steel to assemble a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery.

(比較例1)
合金粉末の代わりに、3250℃で熱処理したメソフェーズピッチ系炭素繊維(平均繊維径10μm、平均繊維長25μm、面間隔d002が0.3355nm、BET法による比表面積が3m2/g)の炭素質粉末を使用すること以外は、前述した実施例1と同様にして円筒形非水電解質二次電池を組み立てた。
(Comparative Example 1)
Carbonaceous mesophase pitch-based carbon fiber (average fiber diameter 10 μm, average fiber length 25 μm, face spacing d 002 is 0.3355 nm, specific surface area by BET method is 3 m 2 / g) heat-treated at 3250 ° C. instead of alloy powder A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 described above except that powder was used.

(比較例2)
Si2Ni(=Si67Ni33)で示される組成について高周波誘導加熱炉で溶解し、800℃、10時間熱処理した後、粉砕し、負極用合金とした。この合金を用いること以外は、前述した実施例1と同様にして円筒形非水電解質二次電池を組み立てた。
(Comparative Example 2)
The composition represented by Si 2 Ni (= Si 67 Ni 33 ) was dissolved in a high frequency induction heating furnace, heat-treated at 800 ° C. for 10 hours, and then pulverized to obtain an alloy for a negative electrode. A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that this alloy was used.

(比較例3)
LaSnNi2(=La25Ni50Sn25)で示される組成について高周波誘導加熱炉で溶解し、800℃、10時間熱処理した後、粉砕し、負極用合金とした。この合金を用いること以外は、前述した実施例1と同様にして円筒形非水電解質二次電池を組み立てた。
(Comparative Example 3)
A composition represented by LaSnNi 2 (= La 25 Ni 50 Sn 25 ) was dissolved in a high-frequency induction heating furnace, heat-treated at 800 ° C. for 10 hours, and then pulverized to obtain an alloy for a negative electrode. A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that this alloy was used.

<初期容量と充放電サイクル寿命>
各二次電池について、測定環境温度を60℃と設定し、充電電流1.5Aで3.8Vまで3時間充電後、2.8Vまで1.5Aで放電する試験において、初期容量(負極材料単位体積当りの放電容量)、およびこの充放電を400回繰り返した時の容量維持率(初期容量を1とした時の400サイクル目の容量)を測定し、充放電サイクル特性を評価した。その結果を下記表1〜2に示す。

Figure 2005093416
<Initial capacity and charge / discharge cycle life>
For each secondary battery, in the test in which the measurement environmental temperature is set to 60 ° C. and the battery is charged at 1.5 A to 2.8 V at a charging current of 1.5 A for 3 hours, the initial capacity (negative electrode material unit) The discharge capacity per volume) and the capacity retention rate (capacity at the 400th cycle when the initial capacity is 1) when this charge / discharge was repeated 400 times were measured to evaluate the charge / discharge cycle characteristics. The results are shown in Tables 1-2 below.
Figure 2005093416

Figure 2005093416
Figure 2005093416

表1〜2から分かる通り、本実施例に係る電極材料を用いた電池は放電容量および容量維持率が優れていることが判明した。   As can be seen from Tables 1 and 2, the battery using the electrode material according to this example was found to have excellent discharge capacity and capacity retention.

(実施例31〜36)
次にLa17Mg5Ni20Co2Sn56で表される合金について、製造方法(A)〜(C)を適用し、さらにその条件を調整して、平均結晶粒径を表3に示したように変えたものを作製した。X線回折およびSEM、EPMAから実質的に単相であることを確認した。これらの合金を負極材料として、実施例1と同様にして電池を作製し、同様の電池特性評価を行った。放電容量値は比較例1の値に比較している。その結果を表3に示す。
(Examples 31-36)
Next, with respect to the alloy represented by La 17 Mg 5 Ni 20 Co 2 Sn 56 , the production methods (A) to (C) were applied, the conditions were adjusted, and the average crystal grain size is shown in Table 3. What was changed was produced. From X-ray diffraction, SEM and EPMA, it was confirmed to be substantially single phase. Using these alloys as negative electrode materials, batteries were produced in the same manner as in Example 1, and the same battery characteristics were evaluated. The discharge capacity value is compared with the value of Comparative Example 1. The results are shown in Table 3.

なお、実施例1〜36において、結晶相の平均結晶粒径は以下に説明する方法で測定した。   In Examples 1 to 36, the average crystal grain size of the crystal phase was measured by the method described below.

すなわち、透過電子顕微鏡(TEM)写真を撮影し、互いに隣り合う50個の結晶粒について、その結晶粒ごとの最大径を測定し、その平均を平均結晶粒径とした。

Figure 2005093416
That is, a transmission electron microscope (TEM) photograph was taken, the maximum diameter of each crystal grain was measured for 50 crystal grains adjacent to each other, and the average was taken as the average crystal grain diameter.
Figure 2005093416

表3から分かる通り、平均結晶粒径は100〜10000nmの範囲が好ましいことが分かった。特に、平均結晶粒径が100〜8000nmの範囲内であれば容量維持率を保持しつつ、放電容量を向上させることができることが分かった。   As can be seen from Table 3, it was found that the average crystal grain size is preferably in the range of 100 to 10,000 nm. In particular, it was found that when the average crystal grain size is in the range of 100 to 8000 nm, the discharge capacity can be improved while maintaining the capacity retention rate.

(実施例37〜62)
<負極の作製>
負極活物質としては、下記表4〜表5に示す組成比率で所定量の元素を混合し、以下の(I)〜(II)に説明する方法で作製したものを使用した。
(Examples 37 to 62)
<Production of negative electrode>
As the negative electrode active material, a material prepared by the method described in the following (I) to (II) was used by mixing a predetermined amount of elements at the composition ratios shown in Tables 4 to 5 below.

(I)ガスアトマイズ法
下記表4〜5に示す組成比率で混合した元素を高周波溶解で溶融後、ノズルを通してガスアトマイズチャンバー内に滴下し、これに対して高圧Arガスを当てて、飛散冷却させ、表4〜表5に示す平均粒径を有する球状粉を得た。
(I) Gas atomization method The elements mixed in the composition ratios shown in Tables 4 to 5 below are melted by high-frequency dissolution, then dropped into a gas atomization chamber through a nozzle, and high-pressure Ar gas is applied to the element to cool it down. A spherical powder having an average particle size shown in Tables 4 to 5 was obtained.

平均粒径は、溶湯の滴下量とガス圧で制御した。また、平均粒径はマイクロトラック法によりD50(50重量%の径)として測定した。   The average particle size was controlled by the amount of molten metal dropped and the gas pressure. The average particle diameter was measured as D50 (50% by weight diameter) by the microtrack method.

一例として、実施例37のLa26Ni21Sn53合金粉(平均粒径が30μm)についての透過電子顕微鏡写真(TEM写真)を図3に、実施例40のLa13Ca13Ni21Sn53合金粉(平均粒径が50μm)についての透過電子顕微鏡写真(TEM写真)を図4、図7に示す。図3から実施例37については単相であること、図4及び図7(図4と内容的に同一で、第2相の存在を指し示したTEM写真)から実施例40については100nm程度の第2相(12)が形成されていることが確認できる。 As an example, a transmission electron micrograph (TEM photograph) of the La 26 Ni 21 Sn 53 alloy powder of Example 37 (average particle size is 30 μm) is shown in FIG. 3, and the La 13 Ca 13 Ni 21 Sn 53 alloy of Example 40 is shown in FIG. 4 and 7 show transmission electron micrographs (TEM photographs) of the powder (average particle size is 50 μm). From FIG. 3 to Example 37, it is a single phase, and from FIG. 4 and FIG. 7 (a TEM photograph that shows the same content as FIG. 4 and indicates the presence of the second phase), It can be confirmed that the two-phase (12) is formed.

(II)遠心噴霧法
下記表4〜表5に示す組成比率で混合した元素を高周波溶解にて溶融後、ノズルを通してHe雰囲気中で高速回転するセラミックスからなるディスクに滴下することにより、ディスクから飛散させ、それぞれ表4〜表5に示す平均粒径の球状粉を得た。平均粒径はディスクの回転数と溶湯の滴下量で制御した。
(II) Centrifugal spray method After the elements mixed in the composition ratios shown in Tables 4 to 5 below are melted by high-frequency dissolution, the elements are scattered from the disk by dropping them onto a disk made of ceramics that rotates at high speed in a He atmosphere through a nozzle. Thus, spherical powders having average particle sizes shown in Tables 4 to 5 were obtained. The average particle size was controlled by the number of revolutions of the disk and the amount of molten metal dropped.

各実施例についてのX線回折法とSEM、EPMA評価の結果から、上記実施例には単相からなる合金が含まれていることを確認した。なお、置換元素あるいは冷却速度、言いかえると球状粉の径によって、若干の第2相の析出が見られることがある。   From the results of X-ray diffractometry and SEM and EPMA evaluation for each example, it was confirmed that the above example contained an alloy composed of a single phase. Depending on the substitution element or the cooling rate, in other words, the diameter of the spherical powder, a slight second phase precipitation may be observed.

また、実施例37〜62についてのX線回折結果のうち実施例37のX線回折パターンを図5に示す。図5から明らかなように、実施例37の合金では、主回折ピークP1が面間隔dで2.75〜2.90Åの範囲にあり、2番目に強い回折ピークP2が面間隔dで2.45〜2.55Åの間にあることを確認することができた。また、実施例37の合金では、低角側にピークがあらわれ、具体的には2θで約10°(P3)と約20°(P4)とにピークP3、P4がそれぞれ現れた。このピークP3、P4があらわれる場合は容量面およびサイクル寿命面で好ましい。 Moreover, the X-ray-diffraction pattern of Example 37 among the X-ray-diffraction results about Examples 37-62 is shown in FIG. As is apparent from FIG. 5, in the alloy of Example 37, the main diffraction peak P 1 is in the range of 2.75 to 2.90 mm in terms of the interplanar spacing d, and the second strongest diffraction peak P 2 is in the interplanar spacing d. It was confirmed that it was between 2.45 and 2.55 mm. Further, in the alloy of Example 37, a peak appears on the low angle side, and specifically, peaks P 3 and P 4 appear at 2θ at about 10 ° (P 3 ) and about 20 ° (P 4 ), respectively. . When these peaks P 3 and P 4 appear, it is preferable in terms of capacity and cycle life.

実施例37〜62の合金について、以下に説明する方法で示差走査熱量測定を行なった。示差走査熱量測定は示差走査熱量計(DSC)を用いて、10℃/minの昇温速度、不活性雰囲気下で測定したところ、いずれの実施例においても非晶質相の結晶化による発熱ピークは観察されず、低温安定相から高温安定相に転移する吸熱ピークのみが観察され、非晶質相を含まない結晶質材料であることを確認することができた。実施例39の合金についてDSC曲線を図6に示す。図6から、実施例39の合金では、735.4℃、751.3℃、772.4℃、801.2℃、837.9℃、1183.1℃に吸熱ピークが現れることが理解できる。   The alloys of Examples 37 to 62 were subjected to differential scanning calorimetry by the method described below. Differential scanning calorimetry was measured using a differential scanning calorimeter (DSC) at a heating rate of 10 ° C./min under an inert atmosphere. In any of the examples, an exothermic peak due to crystallization of the amorphous phase was measured. Was not observed, and only an endothermic peak transitioning from the low-temperature stable phase to the high-temperature stable phase was observed, confirming that the crystalline material does not contain an amorphous phase. The DSC curve for the alloy of Example 39 is shown in FIG. From FIG. 6, it can be understood that in the alloy of Example 39, endothermic peaks appear at 735.4 ° C., 751.3 ° C., 772.4 ° C., 801.2 ° C., 837.9 ° C., and 1183.1 ° C.

得られた実施例37〜62の負極材料それぞれについて、各負極材料の粉末90重量%に導電剤としてのグラファイト2重量%と、同じく導電剤としてのアセチレンブラック3重量%と、PVdF5重量%のNMP溶液とを加えて混合してスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ11μmの銅箔からなる集電体に塗布し、乾燥し、プレスすることにより負極を作製した。   For each of the obtained negative electrode materials of Examples 37 to 62, 90% by weight of the powder of each negative electrode material, 2% by weight of graphite as a conductive agent, 3% by weight of acetylene black as a conductive agent, and 5% by weight of PVdF NMP The solution was added and mixed to prepare a slurry. The obtained slurry was applied to a current collector made of a copper foil having a thickness of 11 μm, dried and pressed to produce a negative electrode.

<電極群の作製>
実施例1で説明したのと同様な正極、実施例1で説明したのと同様なセパレータ、前記負極、及び前記セパレータをそれぞれこの順序で積層した後、前記負極が最外周に位置するように渦巻き状に巻回して電極群を作製した。
<Production of electrode group>
A positive electrode similar to that described in Example 1, a separator similar to that described in Example 1, the negative electrode, and the separator are stacked in this order, and then spirally arranged so that the negative electrode is positioned on the outermost periphery. The electrode group was produced by winding in a shape.

前記電極群及び実施例1で説明したのと同様な非水電解液をステンレス製の有底円筒状容器内にそれぞれ収納して円筒形非水電解質二次電池を組み立てた。   A nonaqueous electrolyte similar to that described in the electrode group and Example 1 was housed in a stainless steel bottomed cylindrical container, and a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery was assembled.

(比較例4)
Si2Ni(=Si67Ni33)に示す組成比率で混合した元素を高周波溶解で溶融後、ノズルを通してガスアトマイズチャンバー内に滴下し、これに対して高圧Arガスを当てて、飛散冷却させ、表5に示す平均粒径を有する球状粉を得た。この合金を用いること以外は、前述した実施例37と同様にして円筒形非水電解質二次電池を組み立てた。
(Comparative Example 4)
An element mixed at a composition ratio shown in Si 2 Ni (= Si 67 Ni 33 ) is melted by high-frequency melting, and then dropped into a gas atomizing chamber through a nozzle, and then high-pressure Ar gas is applied to the element to cool it by scattering. A spherical powder having an average particle size of 5 was obtained. A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery was assembled in the same manner as in Example 37 described above, except that this alloy was used.

(比較例5)
LaSnNi2(=La25Ni50Sn25)に示す組成比率で混合した元素を高周波溶解で溶融後、ノズルを通してガスアトマイズチャンバー内に滴下し、これに対して高圧Arガスを当てて、飛散冷却させ、表5に示す平均粒径を有する球状粉を得た。この合金を用いること以外は、前述した実施例37と同様にして円筒形非水電解質二次電池を組み立てた。
(Comparative Example 5)
After the elements mixed at the composition ratio shown in LaSnNi 2 (= La 25 Ni 50 Sn 25 ) are melted by high-frequency dissolution, they are dropped into a gas atomizing chamber through a nozzle, and high-pressure Ar gas is applied to the elements and cooled by scattering. A spherical powder having an average particle size shown in Table 5 was obtained. A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery was assembled in the same manner as in Example 37 described above, except that this alloy was used.

(比較例6)
金属スズ粉末、コバルト粉末およびニッケル粉末を下記表5に示す組成となるように混合し、振動ミル装置の容器にこの混合物(原料)とクロム硬球を入れ、容器内をアルゴンガスで置換した後、振動を与えて表5に示す組成の合金を得た。得られた合金について、前述した条件で示差走査熱量測定を行なったところ、準安定相から安定相に転移する発熱ピークが観察され、非晶質材料であることを確認することができた。
(Comparative Example 6)
After mixing metal tin powder, cobalt powder and nickel powder so as to have the composition shown in Table 5 below, this mixture (raw material) and chromium hard spheres were put in a container of a vibration mill device, and the inside of the container was replaced with argon gas. An alloy having the composition shown in Table 5 was obtained by applying vibration. When the obtained alloy was subjected to differential scanning calorimetry under the conditions described above, an exothermic peak transitioning from the metastable phase to the stable phase was observed, and it was confirmed that the alloy was an amorphous material.

この非晶質合金を用いること以外は、前述した実施例37と同様にして円筒形非水電解質二次電池を組み立てた。   A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery was assembled in the same manner as in Example 37 described above except that this amorphous alloy was used.

<初期容量と充放電サイクル寿命>
各二次電池について、測定環境温度を30℃と設定し、充電電流1.5Aで3.8Vまで3時間充電後、2.8Vまで1.5Aで放電する試験において、初期容量(負極材料単位体積当りの放電容量)、およびこの充放電を400回繰り返した時の容量維持率を(初期容量を1とした時の400サイクル目の容量)を測定し、充放電サイクル特性を評価した。その結果を下記表4〜表5に示す。

Figure 2005093416
<Initial capacity and charge / discharge cycle life>
For each secondary battery, in the test in which the measurement environmental temperature is set to 30 ° C., the battery is charged at a charging current of 1.5 A to 3.8 V for 3 hours and then discharged to 2.8 V at 1.5 A, the initial capacity (negative electrode material unit The discharge capacity per volume) and the capacity retention rate when the charge / discharge was repeated 400 times (the capacity at the 400th cycle when the initial capacity was 1) were measured to evaluate the charge / discharge cycle characteristics. The results are shown in Tables 4 to 5 below.
Figure 2005093416

Figure 2005093416
Figure 2005093416

表4〜表5から明らかなように、前述した(1)式で表わされる組成の結晶質合金を備えた実施例37〜62の二次電池は、負極材料単位体積当りの放電容量と400サイクル目の容量維持率が比較例1,4〜6の二次電池に比較して高いことがわかる。   As apparent from Tables 4 to 5, the secondary batteries of Examples 37 to 62 including the crystalline alloy having the composition represented by the formula (1) described above had a discharge capacity per unit volume of the negative electrode material and 400 cycles. It can be seen that the capacity retention rate of the eye is higher than the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 4-6.

(実施例63〜88)
下記表6〜表7に示す組成の合金を前述した実施例1で説明したのと同様な条件での(A)単ロール法、(B)ストリップキャスト法あるいは(C)高周波溶解法によって作製した。
(Examples 63 to 88)
Alloys having the compositions shown in Tables 6 to 7 below were produced by (A) single roll method, (B) strip cast method or (C) high frequency melting method under the same conditions as described in Example 1 above. .

得られた合金をハンマーミルによって、平均粒径15〜20μmになるように粉砕した。粉砕粉について、下記(1)〜(5)に示した各方法によって表面処理を行った。なお、(4)の処理の場合のみ、ハンマーミルによる粉砕は行っておらず、水素の吸脱蔵による結晶格子の膨張、収縮で粉砕した。   The obtained alloy was pulverized by a hammer mill so as to have an average particle size of 15 to 20 μm. About the pulverized powder, surface treatment was performed by each method shown in the following (1) to (5). Only in the case of the treatment (4), pulverization with a hammer mill was not performed, but pulverization was performed by expansion and contraction of the crystal lattice caused by absorption and desorption of hydrogen.

(1)塩酸処理:10%濃度の塩酸溶液中に粉砕粉を室温で10分浸し、洗浄後、乾燥させた。   (1) Hydrochloric acid treatment: The pulverized powder was immersed in a 10% strength hydrochloric acid solution at room temperature for 10 minutes, washed and dried.

(2)ふっ酸処理:10%濃度のふっ酸溶液に粉砕粉を室温で10分浸し、洗浄後、乾燥させた。   (2) Hydrofluoric acid treatment: The pulverized powder was immersed in a 10% strength hydrofluoric acid solution at room temperature for 10 minutes, washed and dried.

(3)水素中熱処理:300℃、水素フロー中で1時間熱処理した。   (3) Heat treatment in hydrogen: Heat treatment was performed at 300 ° C. in a hydrogen flow for 1 hour.

(4)水素粉砕:60℃で高圧水素ガス圧(10kg/cm2)を加え、一旦水素ガスを粉体に吸蔵させた後、水素圧を低下させて粉体中から脱蔵させて粉砕した。 (4) Hydrogen pulverization: A high-pressure hydrogen gas pressure (10 kg / cm 2 ) was applied at 60 ° C., and after the hydrogen gas was occluded in the powder, the hydrogen pressure was lowered and devolatilized from the powder. .

(5)炭素コーティング:プラズマCVD法によりCH4を用いて、粉体表面に約0.5μmのカーボン層を形成した。 (5) Carbon coating: A carbon layer of about 0.5 μm was formed on the powder surface using CH 4 by the plasma CVD method.

得られた表面処理済の合金を用いること以外は、前述した実施例37と同様にして円筒形非水電解質二次電池を組み立てた。   A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery was assembled in the same manner as in Example 37 described above except that the obtained surface-treated alloy was used.

<初期容量と充放電サイクル寿命および初期放電効率>
各二次電池について、測定環境温度を30℃と設定し、充電電流1.5Aで3.8Vまで3時間充電後、2.8Vまで1.5Aで放電する試験において、初期容量(負極材料単位体積当りの放電容量)、初期放電効率(1回目の充電量に対する放電量の比)、およびこの充放電を400回繰り返した時の容量維持率を(初期容量を1とした時の400サイクル目の容量)を測定し、充放電サイクル特性を評価した。その結果を下記表6〜表7に示す。なお、表6〜表7には、前述した比較例1,4〜6の結果を併記する。

Figure 2005093416
<Initial capacity, charge / discharge cycle life and initial discharge efficiency>
For each secondary battery, in the test in which the measurement environmental temperature is set to 30 ° C., the battery is charged at a charging current of 1.5 A to 3.8 V for 3 hours and then discharged to 2.8 V at 1.5 A, the initial capacity (negative electrode material unit) Discharge capacity per volume), initial discharge efficiency (ratio of discharge amount to first charge amount), and capacity retention rate when this charge / discharge is repeated 400 times (the 400th cycle when initial capacity is 1) The charge / discharge cycle characteristics were evaluated. The results are shown in Tables 6 to 7 below. Tables 6 to 7 also show the results of Comparative Examples 1 and 4 to 6 described above.
Figure 2005093416

Figure 2005093416
Figure 2005093416

表6〜表7から明らかなように、前述した(1)式で表わされる組成の結晶質合金に表面処理を施したものを備えた実施例63〜88の二次電池は、負極材料単位体積当りの放電容量と400サイクル目の容量維持率が比較例1,4〜6の二次電池に比較して高いことがわかる。また、いずれの実施例とも初期放電効率は85%以上であり、良好な結果が得られた。   As is apparent from Tables 6 to 7, the secondary batteries of Examples 63 to 88 provided with the surface treatment of the crystalline alloy having the composition represented by the formula (1) described above are negative electrode material unit volumes. It can be seen that the discharge capacity per unit and the capacity retention rate at the 400th cycle are higher than those of the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 4-6. Moreover, in any of the examples, the initial discharge efficiency was 85% or more, and good results were obtained.

実施例1〜30で用いられている金属間化合物の主相(R−Sn−M相)の構成相をX線回折法とSEM、EPMA評価とから求め、その結果を下記表8に示す。今回の評価では、R32Sn7相もしくはR32Sn6相を主相とする合金であることがわかった。R−Sn−M相には、RとSnとMの3種類の元素群を基本として構成する結晶構造を有するもののみならず、RとSnとMの基本元素に異なる各種元素(たとえば必須元素以外であるT元素、A元素、X元素)を置換してもその結晶構造を維持する場合にはR−Sn−M相であるとみなしている。

Figure 2005093416
The constituent phases of the main phase (R-Sn-M phase) of the intermetallic compound used in Examples 1 to 30 were determined from the X-ray diffraction method, SEM, and EPMA evaluation, and the results are shown in Table 8 below. In this evaluation, it was found that the alloy was mainly composed of the R 3 M 2 Sn 7 phase or the R 3 M 2 Sn 6 phase. The R-Sn-M phase includes not only those having a crystal structure based on three types of element groups of R, Sn, and M, but also various elements (for example, essential elements) different from the basic elements of R, Sn, and M In the case where the crystal structure is maintained even if T element, A element, and X element) are substituted, it is regarded as the R—Sn—M phase.
Figure 2005093416

なお、主相は、以下の方法で確認することができる。   The main phase can be confirmed by the following method.

走査型電子顕微鏡(SEM)写真を10視野撮影し、各視野についてR−Sn−M相の占める面積比率を求め、その平均値が他の相についての平均面積比率よりも大きいことでR−Sn−M相が主相であることを確認することができる。   10 fields of scanning electron microscope (SEM) photographs were taken, the area ratio occupied by the R-Sn-M phase was determined for each field, and the average value was larger than the average area ratio for the other phases. -It can be confirmed that the M phase is the main phase.

さらに、実施例1〜30についても、X線回折パターンにおいて、主回折ピークが面間隔dで2.75〜2.90Åの範囲にあり、このことからもR−Sn−M相(例えばR32Sn7相)が主相であることを確認することができた。 Further, also in Examples 1 to 30, in the X-ray diffraction pattern, the main diffraction peak is in the range of 2.75 to 2.90 mm in terms of the interplanar spacing d. From this also, the R—Sn—M phase (for example, R 3 It was confirmed that (M 2 Sn 7 phase) was the main phase.

なお、前述した実施例においては、円筒形非水電解質二次電池に適用した例を説明したが、角型非水電解質二次電池、薄型非水電解質二次電池等にも同様に適用できる。また、電池容器内に収納される電極群は、渦巻形に限らず、正極、セパレータ及び負極をこの順序で複数積層した形態にしてもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery has been described. However, the present invention can be similarly applied to a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery, a thin nonaqueous electrolyte secondary battery, and the like. The electrode group housed in the battery container is not limited to the spiral shape, and a plurality of positive electrodes, separators, and negative electrodes may be stacked in this order.

また、前述した実施例では、非水電解質二次電池に適用した例を説明したが、非水電解質一次電池に適用すると、放電容量を向上することができる。   Moreover, although the example mentioned above demonstrated the example applied to the nonaqueous electrolyte secondary battery, when applied to a nonaqueous electrolyte primary battery, discharge capacity can be improved.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の非水電解質電池の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the nonaqueous electrolyte battery of this invention. 図1のA部分を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the A section of FIG. 1 was expanded. 実施例37の合金についての透過電子顕微鏡写真。The transmission electron micrograph about the alloy of Example 37. FIG. 実施例40の合金についての透過電子顕微鏡写真。40 is a transmission electron micrograph of the alloy of Example 40. FIG. 実施例37の合金についてのX線回折パターンを示す特性図。The characteristic view which shows the X-ray-diffraction pattern about the alloy of Example 37. FIG. 実施例39の合金についての示差走査熱量測定によるDSC曲線を示す特性図。The characteristic view which shows the DSC curve by the differential scanning calorimetry about the alloy of Example 39. 図4と内容的に同一の透過電子顕微鏡写真で、この写真における第2相の存在の説明を付与した透過電子顕微鏡写真。FIG. 5 is a transmission electron micrograph showing the same content as in FIG. 4 and explaining the presence of the second phase in this photo.

符号の説明Explanation of symbols

1…容器、2…電極群、3…セパレータ、4…正極層、5…正極集電体、6…正極、7…負極層、8…負極集電体、9…負極、10…正極端子、11…負極端子、12…第2相。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container, 2 ... Electrode group, 3 ... Separator, 4 ... Positive electrode layer, 5 ... Positive electrode collector, 6 ... Positive electrode, 7 ... Negative electrode layer, 8 ... Negative electrode collector, 9 ... Negative electrode, 10 ... Positive electrode terminal, 11: negative terminal, 12: second phase.

Claims (8)

下記一般式(1)で表される組成を有すると共にR−Sn−M相を主相とする結晶質合金を含むことを特徴とする非水電解質電池用負極材料。
aSnbcdef (1)
但し、Rは希土類元素から選ばれる少なくとも1種類の元素、Mは、Co,Ni、Fe,Cu、Mn、V及びCrよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、Tは、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素で、Xは、Si、Al、Sb及びInよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、AはMg,Ca、Sr及びBaから選ばれる少なくとも1種の元素であり、a,b,c,d,e、fは、それぞれ、a+b+c+d+e+f=100原子%、0<a≦40、45≦b≦70、0<c≦30、0≦d≦10、0≦e≦20、0≦f≦30を示す。
A negative electrode material for a non-aqueous electrolyte battery comprising a crystalline alloy having a composition represented by the following general formula (1) and having an R-Sn-M phase as a main phase.
R a Sn b Mc T d X e A f (1)
Where R is at least one element selected from rare earth elements, M is at least one element selected from the group consisting of Co, Ni, Fe, Cu, Mn, V and Cr, and T is Ti, Zr , Hf, Nb, Ta, Mo and W, X is at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Sb and In, and A is Mg, Ca , Sr, and Ba, a, b, c, d, e, and f are a + b + c + d + e + f = 100 atomic%, 0 <a ≦ 40, 45 ≦ b ≦ 70, 0 <, respectively. c ≦ 30, 0 ≦ d ≦ 10, 0 ≦ e ≦ 20, and 0 ≦ f ≦ 30.
前記R元素はLa,Ce,Pr及びNdよりなる群から選ばれる少なくとも1種類で、前記A元素はCa及びMgのうちの少なくとも一方の元素を含み、12≦a+f≦40であることを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池用負極材料。   The R element is at least one selected from the group consisting of La, Ce, Pr and Nd, the A element includes at least one element of Ca and Mg, and 12 ≦ a + f ≦ 40. The negative electrode material for nonaqueous electrolyte batteries according to claim 1. 前記結晶質合金は、酸処理、水素ガス雰囲気中での熱処理、水素粉砕及び炭素被覆のうちいずれかの表面処理が施されていることを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池用負極材料。   2. The negative electrode for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the crystalline alloy is subjected to any surface treatment among acid treatment, heat treatment in a hydrogen gas atmosphere, hydrogen pulverization, and carbon coating. material. 請求項1記載の非水電解質電池用電極材料は、平均結晶粒径が100nm〜10μmであることを特徴とする非水電解質電池用負極材料。   The electrode material for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1 has an average crystal grain size of 100 nm to 10 μm, and a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte battery. 前記結晶質合金は、示差走査熱量測定において発熱ピークを示さないことを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池用負極材料。   The negative electrode material for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the crystalline alloy does not exhibit an exothermic peak in differential scanning calorimetry. 前記結晶質合金は、Cukαを用いるX線回折測定において、面間隔dで2.75〜2.90Åの間に主回折ピークが現れることを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池用負極材料。   2. The negative electrode for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a main diffraction peak appears between 2.75 and 2.90 で at an interplanar spacing d in the X-ray diffraction measurement using Cukα. material. 請求項1乃至請求項6いずれかに記載の非水電解質電池用負極材料を含むことを特徴とする負極。   A negative electrode comprising the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 6. 請求項1乃至請求項6いずれかに記載の非水電解質電池用負極材料を含む負極と、正極と、非水電解質とを具備することを特徴とする非水電解質電池。   A nonaqueous electrolyte battery comprising: a negative electrode including the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte battery according to claim 1; a positive electrode; and a nonaqueous electrolyte.
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