JP2012113933A - Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the mobility of lithium ions in a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery containing a silicon-containing oxide, and to provide a lithium ion secondary battery offering high power and a long life, and capable of being charged and discharged in a short time.SOLUTION: A negative electrode active material for a lithium ion secondary battery in accordance with an embodiment of the present invention, contains a silicon-containing oxide, and halogen ions selected from the group consisting of Cl, Br, and Iare introduced into the silicon-containing oxide. A negative electrode for a lithium ion secondary battery in accordance with an embodiment of the present invention, contains the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery. A lithium ion secondary battery in accordance with an embodiment of the present invention, comprises the negative electrode for a lithium ion secondary battery.

Description

本実施形態は、リチウムイオン二次電池用負極活物質、リチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present embodiment relates to a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、非水溶液系の二次電池の一種であり、リチウムイオンが電気伝導の担い手で、正極−電解質−負極間を移動することで充放電反応が進行する。現在は、正極にLiCoO2、LiMn24、LiNiO2等のリチウムイオン酸化物を用い、負極にグラファイト等の炭素材料を用いるのが主流である。しかし、携帯電話やPC等の携帯端末機器の高性能化、小型化やハイブリッド自動車や電気自動車の本格普及に伴い、リチウムイオン二次電池の高容量化、高寿命化が要求されており、現主流の電極材料の組み合わせでは要求容量を達成できない。そこで、新規の高容量電極材料の適用が望まれている。 The lithium ion secondary battery is a kind of non-aqueous secondary battery, and the charge / discharge reaction proceeds when lithium ions move between the positive electrode, the electrolyte, and the negative electrode. At present, the mainstream is to use a lithium ion oxide such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , or LiNiO 2 for the positive electrode and a carbon material such as graphite for the negative electrode. However, as mobile terminal devices such as mobile phones and PCs become more sophisticated, smaller, and hybrid vehicles and electric vehicles become more popular, there is a demand for higher capacity and longer life of lithium ion secondary batteries. The required capacity cannot be achieved by the combination of mainstream electrode materials. Therefore, application of a novel high capacity electrode material is desired.

負極における新規の高容量電極材料として、金属リチウムや、リチウムとスズ、鉛、ケイ素、アンチモンとの合金などが検討されている(非特許文献1)。なかでも、リチウムとケイ素との合金は、理論電気容量が大きく要求値を達成できる、さらに、ケイ素はクラーク数2位と埋蔵量が豊富であり安価ということから、最も注目されている負極材料である。   As a new high-capacity electrode material in the negative electrode, metallic lithium, an alloy of lithium and tin, lead, silicon, antimony, and the like have been studied (Non-patent Document 1). Among them, the alloy of lithium and silicon has a large theoretical electric capacity and can achieve the required value. Furthermore, silicon is the second most popular negative electrode material because it has the second largest number of Clarks and is rich in reserves. is there.

ところが、ケイ素はリチウムイオンと合金化する際に4倍もの大きな体積変化を起こすため、繰り返し充放電に伴う連続かつ大きな体積変化によりケイ素が微粉化して、その一部が集電体から脱落して電子伝導チャネルが失われて劣化してしまい、十分なサイクル特性が得られないのが課題となっている。   However, since silicon undergoes a volume change that is four times as large as when alloyed with lithium ions, silicon is pulverized by continuous and large volume changes accompanying repeated charge and discharge, and a part of the silicon falls off from the current collector. The problem is that the electron conduction channel is lost and deteriorated, and sufficient cycle characteristics cannot be obtained.

この問題を解決する負極活物質として、SiOx(0<x<2)や、SiOxにあらかじめリチウムを含有させたリチウムシリケート化合物LiySiOx(y>0,0<x<2)を用いて不可逆容量を抑えた材料が提案されている(特許文献1〜3)。このSiOx(0<x<2)やLiySiOx(y>0,0<x<2)は、ミクロ的にはSi相とSiO2相又はリチウムが結合したSiO2相(以下、単に「SiO2相」と称することもある。)とが相分離している構造をなしている(非特許文献2〜3)。その中で、Si相がリチウムイオンを挿入脱離するとともに、そのSi相を取り囲むSiO2相がSi相と電解質間のリチウムイオン伝導パスとなる。さらに、Si相を取り囲むSiO2相は、非晶質構造であって空隙率が高いため、Si相へのリチウムイオン挿入脱離時に生じる大きな体積変化を吸収する役目も担っており、SiOx(0<x<2)及びLiySiOx(y>0,0<x<2)全体として体積変化が抑えられ、高いサイクル特性が達成される。 As a negative electrode active material for solving this problem, SiO x (0 <x < 2) or lithium silicate compound already containing the lithium SiO x Li y SiO x and (y> 0,0 <x <2 ) using Thus, materials with reduced irreversible capacity have been proposed (Patent Documents 1 to 3). This SiO x (0 <x <2) and Li y SiO x (y> 0, 0 <x <2) are microscopically SiO 2 phase in which Si phase and SiO 2 phase or lithium are bonded (hereinafter simply referred to as “Si 2 phase”). (Sometimes referred to as “SiO 2 phase”). Among them, the Si phase inserts and desorbs lithium ions, and the SiO 2 phase surrounding the Si phase becomes a lithium ion conduction path between the Si phase and the electrolyte. Further, SiO 2 phase surrounding the Si phase has a higher porosity an amorphous structure, and also plays a role of absorbing a large volume changes occurring upon lithium ion intercalation and deintercalation into Si phase, SiO x ( 0 <x <2) and Li y SiO x (y> 0, 0 <x <2) as a whole, volume change is suppressed, and high cycle characteristics are achieved.

また、特許文献4には、負極活物質として、周期律表3族、チタンTiを除く4族、バナジウムVを除く5族、タングステンWを除く6族、マンガンMnを除く7族、鉄Feを除く8族、9族、ニッケルNiを除く10族、及び11族の遷移金属元素、マグネシウムMg、カルシウムCaを除く2族、亜鉛Znを除く12族、ホウ素B、アルミニウムAlを除く13族、及び炭素C、ヒ素As、アンチモンSb、ビスマスBi、硫黄S、セレンSe、テルルTe、ポロニウムPoの金属元素もしくは類金属元素から選ばれる1種又は2種以上の元素Mを含むケイ素の酸化物を用いることが記載されている。   In Patent Document 4, as the negative electrode active material, Group 3 of the periodic table, Group 4 excluding titanium Ti, Group 5 excluding vanadium V, Group 6 excluding tungsten W, Group 7 excluding manganese Mn, and iron Fe. Group 8 excluding Group 8, Group 10 excluding nickel Ni, Group 11 excluding nickel Ni, Group 2 excluding magnesium Mg, calcium Ca, Group 12 excluding zinc Zn, Group B excluding boron B, aluminum Al, and A silicon oxide containing one or more elements M selected from metal elements or similar metal elements of carbon C, arsenic As, antimony Sb, bismuth Bi, sulfur S, selenium Se, tellurium Te, and polonium Po is used. It is described.

特開2000−243396号公報JP 2000-243396 A 特開2004−119176号公報JP 2004-119176 A 特開2010−73651号公報JP 2010-73651 A 特開2000−82459号公報JP 2000-82459 A

Journal of Power Sources,81−82,13(1999)Journal of Power Sources, 81-82, 13 (1999) Journal of The Electrochemical Society,153,A425(2006)Journal of The Electrochemical Society, 153, A425 (2006) Journal of The Electrochemical Society,151,A1572(2004)Journal of The Electrochemical Society, 151, A1572 (2004)

しかしながら、特許文献1〜3に記載された材料では、Si相と電解質間のリチウムイオン伝導パスとなるSiO2相内のリチウムイオンのイオン伝導性は極めて小さいため、負極抵抗が高くなり出力が小さくなり、さらにリチウムイオンの移動速度が低いため充放電速度が遅いという問題が生じる。また、実際には、大量の負極活物質粒子をポリフッ化ビニリデン(PVdF)等の結着材で集電体に固定した合材電極となるが、負極活物質粒子の粒径や負極活物質粒子内のSi相とSiO2相の相分離構造は不均一性を有するため、充放電時に合材電極全体に均等に電圧が印加されずに、局所的に高い電圧がかかる部分が生じ、その部分では電解質や結着材が分解して劣化につながる問題が生じる。 However, in the materials described in Patent Documents 1 to 3, since the ionic conductivity of lithium ions in the SiO 2 phase, which is a lithium ion conduction path between the Si phase and the electrolyte, is extremely small, the negative electrode resistance is high and the output is small. Furthermore, since the movement speed of lithium ions is low, there arises a problem that the charge / discharge speed is slow. In practice, a large amount of negative electrode active material particles is a composite electrode in which a current collector is fixed to a current collector with a binder such as polyvinylidene fluoride (PVdF). Since the phase separation structure of the Si phase and SiO 2 phase in the inside has non-uniformity, a portion where a high voltage is locally applied is generated without applying a voltage uniformly to the entire composite electrode during charging and discharging. In this case, there arises a problem that the electrolyte and the binder are decomposed to cause deterioration.

また、特許文献4に記載された材料では、元素Mの種類にもよってはリチウムイオンの移動度を高める効果も期待できるものの、ある程度の割合まで元素Mを含有させると、電気容量が低下してしまうという問題が生じる。   Moreover, although the material described in Patent Document 4 can be expected to increase the mobility of lithium ions depending on the type of the element M, if the element M is contained to a certain degree, the electric capacity is reduced. Problem arises.

このような背景を踏まえ、本実施形態の目的は、ケイ素含有酸化物を含有するリチウムイオン二次電池用負極活物質におけるリチウムイオンの移動度を高めることにある。また、本実施形態の目的は、高出力かつ長寿命で充放電時間の短いリチウムイオン二次電池を提供することにある。   In light of such a background, an object of the present embodiment is to increase lithium ion mobility in a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery containing a silicon-containing oxide. Another object of the present embodiment is to provide a lithium ion secondary battery with high output, long life, and short charge / discharge time.

本実施形態は、ケイ素含有酸化物を含有するリチウムイオン二次電池用負極活物質であって、前記ケイ素含有酸化物に、Cl-、Br-及びI-からなる群より選択されるハロゲンイオンが導入されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極活物質である。 The present embodiment is a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery containing a silicon-containing oxide, wherein a halogen ion selected from the group consisting of Cl , Br and I is included in the silicon-containing oxide. It is the negative electrode active material for lithium ion secondary batteries characterized by being introduce | transduced.

本実施形態は、上記のリチウムイオン二次電池用負極活物質を含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極である。   The present embodiment is a negative electrode for a lithium ion secondary battery comprising the above negative electrode active material for a lithium ion secondary battery.

本実施形態は、上記のリチウムイオン二次電池用負極を具備することを特徴とするリチウムイオン二次電池である。   The present embodiment is a lithium ion secondary battery comprising the above-described negative electrode for a lithium ion secondary battery.

本実施形態によれば、ケイ素含有酸化物を含有するリチウムイオン二次電池用負極活物質におけるリチウムイオンの移動度を高めることができる。その結果、本実施形態によれば、高出力かつ長寿命で充放電時間の短いリチウムイオン二次電池が得られる。   According to this embodiment, the mobility of lithium ions in the negative electrode active material for lithium ion secondary batteries containing a silicon-containing oxide can be increased. As a result, according to the present embodiment, a lithium ion secondary battery with high output, long life, and short charge / discharge time can be obtained.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用負極活物質は、ケイ素含有酸化物を含有する。ケイ素含有酸化物としては、SiOx(0<x<2)やLiySiOx(y>0,0<x<2)を用いることができる。特に、初回充電時に生じるリチウムイオンとシリコン酸化物によるリチウムシリケート合成反応が抑制でき、不可逆容量が低減されることから、LiySiOx(y>0,0<x<2)を用いることが好ましい。 The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to this embodiment contains a silicon-containing oxide. As the silicon-containing oxide, SiO x (0 <x <2) or Li y SiO x (y> 0, 0 <x <2) can be used. In particular, Li y SiO x (y> 0, 0 <x <2) is preferably used because the lithium silicate synthesis reaction by lithium ions and silicon oxide generated at the first charge can be suppressed and the irreversible capacity is reduced. .

前述のように、ケイ素含有酸化物においてSi相と電解質間のリチウムイオン伝導パスとなるSiO2相又はリチウムが結合したSiO2相(以下、単に「SiO2相」と称することもある。)内のリチウムイオンのイオン伝導性は極めて小さい。リチウムイオンのイオン伝導度は、リチウムイオンの濃度とリチウムイオンの移動度の積で表されるので、これらをできるだけ高めることで高いイオン伝導度が得られる。ただし、O2-イオンはイオン分極率が比較的小さいため、ケイ素含有酸化物中のSiO2相に含まれる−Si−O-がリチウムイオンと相互作用して、リチウムイオンを強くトラップしており、高いイオン伝導度の実現は難しかった。 As described above, SiO 2 phase SiO 2 phase or lithium as a lithium ion conductive path between the Si phase and the electrolyte in the silicon-containing oxide is bound (hereinafter, may be simply referred to as "SiO 2 phase".) In The ion conductivity of lithium ions is extremely small. Since the ionic conductivity of lithium ions is expressed by the product of the lithium ion concentration and the lithium ion mobility, high ionic conductivity can be obtained by increasing these as much as possible. However, since O 2− ions have a relatively low ion polarizability, —Si—O 2 contained in the SiO 2 phase in the silicon-containing oxide interacts with lithium ions and strongly traps lithium ions. Realizing high ionic conductivity has been difficult.

本実施形態で用いるケイ素含有酸化物には、Cl-、Br-及びI-からなる群より選択されるハロゲンイオンが導入されている。これらのハロゲンイオンは、ケイ素含有酸化物中のSiO2相に結合(固溶)することで、活物質相内を移動するリチウムイオンのイオン移動度を向上させる働きをもつ。 In the silicon-containing oxide used in the present embodiment, a halogen ion selected from the group consisting of Cl , Br and I is introduced. These halogen ions have a function of improving ion mobility of lithium ions moving in the active material phase by bonding (solid solution) to the SiO 2 phase in the silicon-containing oxide.

すなわち、上記ハロゲンイオンはO2-イオンに比べてイオン分極率が大きいため、ケイ素含有酸化物に上記ハロゲンイオンを導入すると、ケイ素含有酸化物中のSiO2相に含まれる非架橋酸素(−Si−O-)の一部が上記ハロゲンイオンに置き換わる。そして、SiO2相によるリチウムイオンとの相互作用が弱まり、リチウムイオンのトラップ能力が低下し、リチウムイオンが移動しやすくなってリチウムイオンの移動度が増大する。この結果、負極の抵抗が小さくなるとともに、充放電速度の短縮が可能になる。負極の抵抗が小さくなるので、リチウム二次電池の出力が高くなり、さらにこれまでの負極にかかっていた不均一な電圧分布は緩和され、局所的に高電圧が生じた部分での電解質や結着材の分解による劣化も避けられる。 That is, since the halogen ion has a higher ionic polarizability than the O 2− ion, when the halogen ion is introduced into the silicon-containing oxide, non-bridging oxygen (—Si) contained in the SiO 2 phase in the silicon-containing oxide. Part of —O ) is replaced by the halogen ion. And the interaction with the lithium ions by the SiO 2 phase is weakened, the lithium ion trapping ability is lowered, the lithium ions are easily moved, and the mobility of the lithium ions is increased. As a result, the resistance of the negative electrode is reduced, and the charge / discharge rate can be shortened. Since the resistance of the negative electrode is reduced, the output of the lithium secondary battery is increased, and the non-uniform voltage distribution applied to the negative electrode so far is relaxed, and the electrolyte and the connection in the part where the high voltage is locally generated are reduced. Degradation due to decomposition of the dressing is also avoided.

上記ハロゲンイオンのイオン分極率はCl-<Br-<I-の関係であるので、ケイ素含有酸化物にI-が導入されていると、リチウムイオンの移動度が最も大きくなる。ただし、イオン半径や質量数もCl-<Br-<I-の関係にあるので、イオン分極率の大きいハロゲンイオンを導入するほど重量電気容量や体積電気容量が減少する。したがって、要求される電気容量を考慮して、導入するハロゲンイオンの種類を調整する必要がある。なお、導入するハロゲンイオンは、1種でもよく、2種以上でもよい。 Since the ionic polarizability of the halogen ions has a relationship of Cl <Br <I , the mobility of lithium ions is maximized when I is introduced into the silicon-containing oxide. However, since the ion radius and the mass number are also in the relationship of Cl <Br <I , the weight electric capacity and the volume electric capacity decrease as the halogen ions having a large ion polarizability are introduced. Therefore, it is necessary to adjust the type of halogen ion to be introduced in consideration of the required electric capacity. In addition, the halogen ion to introduce | transduce may be 1 type and 2 or more types may be sufficient as it.

上記ハロゲンイオンの導入割合が大きいほどリチウムイオンの移動度は上昇する。ただし、重量電気容量や体積電気容量が減少する関係にあるため、要求される電気容量を考慮してハロゲンイオンの導入割合を調整する必要がある。   As the halogen ion introduction ratio increases, the mobility of lithium ions increases. However, since the weight electric capacity and the volume electric capacity are reduced, it is necessary to adjust the introduction ratio of the halogen ions in consideration of the required electric capacity.

さらに、本実施形態で用いるケイ素含有酸化物には、S2-、Se2-及びTe2-からなる群より選択されるカルコゲンイオンが導入されていることが好ましい。これらのカルコゲンイオンは、ケイ素含有酸化物中のSiO2相に結合(固溶)することで、活物質相内を移動するリチウムイオンのイオン移動度をさらに向上させる働きをもつ。 Furthermore, it is preferable that a chalcogen ion selected from the group consisting of S 2− , Se 2−, and Te 2− is introduced into the silicon-containing oxide used in the present embodiment. These chalcogen ions have a function of further improving the ion mobility of lithium ions moving in the active material phase by bonding (solid solution) to the SiO 2 phase in the silicon-containing oxide.

すなわち、上記カルコゲンイオンはO2-イオンに比べてイオン分極率が大きいため、ケイ素含有酸化物に上記カルコゲンイオンを導入すると、ケイ素含有酸化物中のSiO2相に含まれる非架橋酸素(−Si−O-)のO2-イオンが消失し、上記カルコゲンイオンに置き換わる。そして、リチウムイオンは、相互作用の小さい非架橋カルコゲン(−Si−X-、X:S-、Se-又はTe-)間を移動することになるので、SiO2相によるリチウムイオンのトラップ能力が低下し、リチウムイオンが移動しやすくなってリチウムイオンの移動度がさらに増大する。 That is, since the chalcogen ion has a larger ionic polarizability than the O 2− ion, when the chalcogen ion is introduced into the silicon-containing oxide, non-crosslinked oxygen (—Si) contained in the SiO 2 phase in the silicon-containing oxide. The O 2− ion of —O ) disappears and is replaced with the chalcogen ion. Since lithium ions move between non-crosslinked chalcogens (—Si—X , X: S , Se or Te ) having a small interaction, the lithium ion trapping ability by the SiO 2 phase can be reduced. The lithium ion mobility is further decreased and the mobility of lithium ions is further increased.

上記カルコゲンイオンのイオン分極率はS-<Se-<Te-の関係であるので、ケイ素含有酸化物にTe-が導入されていると、リチウムイオンの移動度が最も大きくなる。ただし、イオン半径や質量数もS-<Se-<Te-の関係にあるので、イオン分極率の大きいカルコゲンイオンを導入するほど重量電気容量や体積電気容量が減少する。したがって、要求される電気容量を考慮して、導入するカルコゲンイオンの種類を調整する必要がある。なお、導入するカルコゲンイオンは、1種でもよく、2種以上でもよい。 Since the ion polarizability of the chalcogen ions is in a relationship of S <Se <Te , the mobility of lithium ions is maximized when Te is introduced into the silicon-containing oxide. However, since the ion radius and mass number are also in the relationship of S <Se <Te , the weight electric capacity and the volume electric capacity decrease as the chalcogen ions having a large ion polarizability are introduced. Therefore, it is necessary to adjust the type of chalcogen ions to be introduced in consideration of the required electric capacity. The chalcogen ions to be introduced may be one type or two or more types.

上記カルコゲンイオンの導入割合が0〜95%の範囲では、導入割合が大きいほどリチウムイオンの移動度は上昇するが、それより大きくなると低下する。これは、上記カルコゲンイオンの導入割合が大きいと、SiO2相だけでなくSi相にも上記カルコゲンイオンが多く結合してしまい、Si相の割合が減少して電気容量が低下するためである。したがって、要求される電気容量を考慮してカルコゲンイオンの導入割合を調整する必要がある。 When the introduction ratio of the chalcogen ions is in the range of 0 to 95%, the lithium ion mobility increases as the introduction ratio increases, but decreases as the introduction ratio increases. This is because if the introduction ratio of the chalcogen ions is large, a large amount of the chalcogen ions are bonded not only to the SiO 2 phase but also to the Si phase, the ratio of the Si phase is reduced and the electric capacity is reduced. Therefore, it is necessary to adjust the introduction ratio of chalcogen ions in consideration of the required electric capacity.

なお、イオン分極率はハロゲンイオン<カルコゲンイオンの関係であるので、上記カルコゲンイオンを導入した方がリチウムイオンのイオン移動度は高くなる。ただし、カルコゲンイオンは、用いるケイ素含有酸化物にもよるが、導入割合が50%程度からSi相にも結合してしまい、Si相の割合が減少して電気容量が低下する傾向がある。そこで、上記ハロゲンイオンと上記カルコゲンイオンの両方を導入することで、その電気容量の低下がみられない割合でカルコゲンイオンを導入することができ、電気容量を維持した状態でイオン移動度の増大が可能である。   Since the ion polarizability has a relationship of halogen ion <chalcogen ion, the ion mobility of lithium ion is higher when the chalcogen ion is introduced. However, although the chalcogen ion depends on the silicon-containing oxide to be used, the introduction ratio is bonded to the Si phase from about 50%, and the ratio of the Si phase tends to decrease and the electric capacity tends to decrease. Therefore, by introducing both the halogen ion and the chalcogen ion, the chalcogen ion can be introduced at a rate at which the decrease in the electric capacity is not observed, and the ion mobility is increased while maintaining the electric capacity. Is possible.

SiOx(0<x<2)及びLiySiOx(y>0,0<x<2)のSiO2相において、リチウムイオンが移動する際のリチウム伝導相の組成はLi2SiO3及びLi4SiO4で表される。Li2SiO3及びLi4SiO4のイオン比抵抗は10-10Ωcm程度(室温)であるが、Si相と電解質間のイオン伝導相の距離が10nm程度であり、0.5mA/cm2の電流密度を流し、イオン伝導相において500mVの電圧降下が生じる場合、本実施形態に係る負極活物質のイオン比抵抗はLi2SiO3及びLi4SiO4の1桁〜6桁減少する。それに伴って、イオン伝導相の電圧降下は1桁〜6桁下がった値(50mV〜0.5μV)に抑えられるこので、イオン伝導相による電圧降下減少分の出力向上が見込まれる。 In the SiO 2 phase of SiO x (0 <x <2) and Li y SiO x (y> 0, 0 <x <2), the composition of the lithium conductive phase when lithium ions move is Li 2 SiO 3 and Li 4 Represented by SiO 4 . Li 2 SiO 3 and Li 4 SiO 4 have an ionic resistivity of about 10 −10 Ωcm (room temperature), but the distance between the Si phase and the ionic conduction phase between the electrolyte is about 10 nm, and 0.5 mA / cm 2 When a current density is applied and a voltage drop of 500 mV occurs in the ion conduction phase, the ionic specific resistance of the negative electrode active material according to the present embodiment decreases by 1 to 6 digits of Li 2 SiO 3 and Li 4 SiO 4 . Along with this, the voltage drop in the ion conduction phase is suppressed to a value (50 mV to 0.5 μV) that is one digit to six digits lower, so that an output improvement due to the voltage drop decrease due to the ion conduction phase is expected.

イオン移動度(cm/s)は、イオン比抵抗と反比例関係にある。したがって、イオン伝導相の単位面積当たりに存在するリチウムイオンの数が同じ場合、本実施形態に係る負極活物質のイオン移動度は、Li2SiO3及びLi4SiO4のイオン移動度より1桁〜6桁大きくなるため、リチウムイオンが同じ距離を移動する時間は1桁〜6桁も短くなる。すなわち、正極と負極のリチウムイオンが実際に挿入脱離される活物質相間を移動する時間がその分短縮されるため、本実施形態で提供する負極活物質のイオン伝導相内を移動する時間は、同じ電流値で充放電した場合にLi2SiO3及びLi4SiO4に対して1桁〜6桁分短くなる。 The ion mobility (cm / s) is inversely proportional to the ion resistivity. Therefore, when the number of lithium ions present per unit area of the ion conductive phase is the same, the ion mobility of the negative electrode active material according to the present embodiment is one digit higher than the ion mobility of Li 2 SiO 3 and Li 4 SiO 4. Since it increases by ~ 6 digits, the time for lithium ions to travel the same distance is shortened by 1 to 6 digits. That is, since the time for moving between the active material phases in which lithium ions of the positive electrode and the negative electrode are actually inserted and desorbed is shortened accordingly, the time for moving in the ion conductive phase of the negative electrode active material provided in this embodiment is When charging / discharging at the same current value, the length is shortened by 1 to 6 digits with respect to Li 2 SiO 3 and Li 4 SiO 4 .

リチウムイオン伝導相がLi2SiO3及びLi4SiO4で、0.5mA/cm2の電流密度を流した場合、イオン伝導相の厚さ1nmにつき50mVの電圧降下が生じる。ケイ素含有酸化物粒子の粒径やケイ素含有酸化物粒子内のSi相とSiO2相の相分離構造は不均一であるため、イオン伝導相の厚さも均等ではなく、数nm〜数十nmの違いがあり、局所的に数百mVの印加電圧の差が出ることになる。さらに、実際には、大量のケイ素含有酸化物の粒子をポリフッ化ビニリデン(PVdF)等の結着材で集電体に固定した合材電極となるので、充放電反応時に合材電極全体に均等に電圧が印加されずに、局所的に数Vもの高い電圧がかかる部分が生じ、その部分では電解質や結着材が分解して劣化につながる問題が生じる。それに対して、本実施形態に係る負極活物質では、イオン伝導相の厚さ1nmに対する電圧降下がLi2SiO3及びLi4SiO4より1桁〜6桁小さいため、合材電極全体で生じる電圧差が抑えられ、電解質や結着材の分解や、それに伴う劣化も抑えられる。 When the lithium ion conductive phase is Li 2 SiO 3 and Li 4 SiO 4 and a current density of 0.5 mA / cm 2 is applied, a voltage drop of 50 mV occurs per 1 nm of the thickness of the ion conductive phase. Since the particle size of the silicon-containing oxide particles and the phase separation structure of the Si phase and the SiO 2 phase in the silicon-containing oxide particles are not uniform, the thickness of the ion conductive phase is not uniform, and is several nm to several tens of nm. There is a difference, and a difference in applied voltage of several hundred mV appears locally. Furthermore, in practice, a large amount of silicon-containing oxide particles are fixed to the current collector with a binder such as polyvinylidene fluoride (PVdF), so that the entire composite electrode is evenly charged during the charge / discharge reaction. There is a portion where a voltage as high as several volts is locally applied without applying a voltage, and the electrolyte and the binder are decomposed at that portion, leading to a problem of deterioration. On the other hand, in the negative electrode active material according to the present embodiment, the voltage drop with respect to the thickness of 1 nm of the ion conductive phase is smaller by one to six digits than Li 2 SiO 3 and Li 4 SiO 4. The difference is suppressed, and the decomposition of the electrolyte and the binder and the accompanying deterioration are also suppressed.

上記ハロゲンイオンやカルコゲンイオンの導入は、スパッタリング法等によりケイ素含有酸化物にイオンをドープする方法や、ケイ素含有酸化物とイオン種を含む化合物を出発原料とする溶融法やプレス急冷法により行うことができる。なかでも、メカノケミカルミリング法は、機械的作用力を化学反応エネルギーに変換できる方法であるため、低温で合成ができ、比較的均一に組成が分布し、微粒子化が可能であり、本実施形態において効果的な方法である。   The introduction of the halogen ion or chalcogen ion is performed by a method of doping ions into a silicon-containing oxide by a sputtering method or the like, a melting method using a compound containing a silicon-containing oxide and an ionic species as a starting material, or a press quenching method. Can do. Among these, the mechanochemical milling method is a method that can convert mechanical action force into chemical reaction energy, so that synthesis can be performed at low temperature, composition can be distributed relatively uniformly, and fine particles can be formed. This is an effective method.

本実施形態に係る負極活物質は、電子付与材と複合化したものでもよい。具体的には、ハロゲンイオンが導入されているケイ素含有酸化物に、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン、アモルファス炭素、アセチレンブラックなどの炭素物質、又はリチウムイオンと反応しにくいニッケル、銅、それらの合金といった金属物質をコート又は混入させることができる。電子付与材と複合化すると、電子伝導性が向上し、更なる充放電特性が期待できる。   The negative electrode active material according to the present embodiment may be combined with an electron donating material. Specifically, silicon-containing oxides into which halogen ions are introduced, carbon materials such as graphite, hard carbon, soft carbon, amorphous carbon, and acetylene black, or nickel, copper, and alloys thereof that do not easily react with lithium ions Such a metal substance can be coated or mixed. When combined with an electron-imparting material, the electron conductivity is improved, and further charge / discharge characteristics can be expected.

本実施形態に係る負極活物質は、リチウムイオン二次電池用負極の負極活物質として用いることができる。本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用負極は、リチウム二次電池やリチウム−空気二次電池の負極として用いることができる。リチウムイオン二次電池の電解液としては、非水電解液の他、イオン液体、ポリマー電解質、固体電解質などのいかなる性質をもつ電解液も使用することが可能である。その他の構成部材についても、例えば従来公知のものから適宜選択して使用することができる。   The negative electrode active material which concerns on this embodiment can be used as a negative electrode active material of the negative electrode for lithium ion secondary batteries. The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to this embodiment can be used as a negative electrode for a lithium secondary battery or a lithium-air secondary battery. As the electrolytic solution of the lithium ion secondary battery, an electrolytic solution having any property such as an ionic liquid, a polymer electrolyte, and a solid electrolyte can be used in addition to the nonaqueous electrolytic solution. Other constituent members can be appropriately selected from conventionally known ones, for example.

以下、本実施形態の実施例を説明する。   Hereinafter, examples of the present embodiment will be described.

〔実施例1〕
メカノケミカルミリング法によりSiOx(0<x<2)へのI-イオン導入を行った。具体的には、不活性雰囲気内で、SiOx(x=1.34)10gとヨウ素0.15gを出発原料として、遊星ボールミルを用いて300rpmで10時間程度、粉砕混合した。得られた試料は、X線回折でSiに帰属される極小のピークが観測されたがほとんど顕著なピークは観測されず、その構造はSiの微粒子が混在したガラス構造をしていることが分かった。また、得られた試料の平均粒径は800nm程度であった。その後、電子伝導性を増大させるため、得られた試料をCVD法により厚さ200nm程度のグラファイト皮膜で覆った。
[Example 1]
I ions were introduced into SiO x (0 <x <2) by a mechanochemical milling method. Specifically, in an inert atmosphere, 10 g of SiO x (x = 1.34) and 0.15 g of iodine were pulverized and mixed at 300 rpm for about 10 hours using a planetary ball mill. In the obtained sample, a very small peak attributed to Si was observed by X-ray diffraction, but almost no remarkable peak was observed, and it was found that the structure had a glass structure in which fine particles of Si were mixed. It was. The average particle size of the obtained sample was about 800 nm. Thereafter, in order to increase the electron conductivity, the obtained sample was covered with a graphite film having a thickness of about 200 nm by a CVD method.

得られたグラファイト皮膜で被覆されたSiOx−I粉末100gを、不活性雰囲気中でポリフッ化ビニリデン5g及びN−メチル−2−ピロリドン10g中で混ぜ合わせてスラリーを調製した。そのスラリーを銅集電体上に塗布し、100℃程度で真空乾燥させることで、負極を作製した。そして、その負極と、対極としてのLi箔と、電解液として1M−LiPF6/EC+DMC(体積比1:1)にVC(重量比率2%)を添加したものを用いて、直径16mm程度のコインセルを作製し、以下に示す電気化学特性を測定した。結果を表1に示す。 A slurry was prepared by mixing 100 g of the obtained SiO x -I powder coated with the graphite film in 5 g of polyvinylidene fluoride and 10 g of N-methyl-2-pyrrolidone in an inert atmosphere. The slurry was applied on a copper current collector and vacuum dried at about 100 ° C. to produce a negative electrode. A coin cell having a diameter of about 16 mm is obtained by using a negative electrode, a Li foil as a counter electrode, and 1M-LiPF 6 / EC + DMC (volume ratio: 1: 1) as an electrolytic solution with VC (weight ratio 2%) added thereto. And the following electrochemical characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

<初回充放電効率及び放電容量>
電流密度10mA/gで0〜1.5Vの電圧内にて25℃下で、初回充放電効率及び放電容量を測定した。
<First charge / discharge efficiency and discharge capacity>
The initial charge and discharge efficiency and the discharge capacity were measured at 25 mA in a voltage of 0 to 1.5 V at a current density of 10 mA / g.

<過電圧>
電流密度10mA/gで0〜1.5Vの電圧内にて1%SOCごとのOCV曲線より、0.3Vvs.Li+/Liにおける過電圧を測定した。
<Overvoltage>
From an OCV curve for each 1% SOC in a voltage of 0 to 1.5 V at a current density of 10 mA / g, 0.3 Vvs. The overvoltage at Li + / Li was measured.

<充電時間及び放電時間>
電気量0.9Cでの充電時間及び放電時間を測定した。
<Charging time and discharging time>
The charging time and discharging time at an electric quantity of 0.9 C were measured.

<電極寿命>
電極寿命として、放電容量が安定する10サイクル時の容量に対する300サイクル時の放電容量の減少率を測定した。
<Electrode life>
As the electrode life, the reduction rate of the discharge capacity at 300 cycles with respect to the capacity at 10 cycles when the discharge capacity was stabilized was measured.

〔実施例2〕
メカノケミカルミリング法によりLiySiOx(y>0,0<x<2)へのI-イオン導入を行った。具体的には、不活性雰囲気内で、SiOx(x=1.34)10gとヨウ素0.15gに加えてリチウム箔0.7gを出発原料として、遊星ボールミルを用いて300rpmで10時間程度、粉砕混合した。得られた試料の構造は、X線回折によりSiの微粒子が混在したガラス構造をしていることが分かった。また、得られた試料の平均粒径は900nm程度であった。その後、電子伝導性を増大させるため、得られた試料をCVD法により厚さ200nm程度のグラファイト皮膜で覆った。
[Example 2]
I ions were introduced into Li y SiO x (y> 0, 0 <x <2) by a mechanochemical milling method. Specifically, in an inert atmosphere, in addition to 10 g of SiO x (x = 1.34) and 0.15 g of iodine, 0.7 g of lithium foil as a starting material, using a planetary ball mill for about 10 hours at 300 rpm, Crush and mix. It was found by X-ray diffraction that the obtained sample had a glass structure in which Si fine particles were mixed. Moreover, the average particle diameter of the obtained sample was about 900 nm. Thereafter, in order to increase the electron conductivity, the obtained sample was covered with a graphite film having a thickness of about 200 nm by a CVD method.

得られたグラファイト皮膜で被覆されたLiySiOx−I粉末を用いたこと以外は実施例1と同様にして、コインセルを作製し、その電気化学特性を測定した。結果を表1に示す。 A coin cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the Li y SiO x -I powder coated with the obtained graphite film was used, and its electrochemical characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

〔比較例1〜2〕
ヨウ素を用いなかったこと以外は実施例1〜2と同様にして、コインセルを作製し、その電気化学特性を測定した。なお、メカノケミカルミリング法により得られた試料の平均粒径は、いずれも、800nm程度であった。結果を表1に示す。
[Comparative Examples 1-2]
A coin cell was prepared in the same manner as in Examples 1 and 2 except that iodine was not used, and its electrochemical characteristics were measured. The average particle size of the samples obtained by the mechanochemical milling method was about 800 nm. The results are shown in Table 1.

Figure 2012113933
Figure 2012113933

LiySiOxを用いた場合、初期充電時の不可逆容量が緩和されることから、初回充放電効率がSiOxを用いた場合に比べて2倍程度に上昇した。なお、実施例1〜2では、I-イオン導入を行ったことによりSi含有量が減少することから、I-イオン導入を行わなかった比較例1〜2と比べて放電容量が低下した。 When Li y SiO x was used, the irreversible capacity at the initial charge was alleviated, so that the initial charge / discharge efficiency increased about twice as much as when SiO x was used. In Example 1-2, I - since the Si content is reduced by performing the iontophoresis, I - discharge capacity is decreased as compared with Comparative Examples 1 and 2 was not performed iontophoresis.

-イオン導入を行った実施例1〜2では、I-イオン導入を行わなかった比較例1〜2と初回充放電効率が同程度であった。このことから、I-イオン導入を行ってもSiOx又はLiySiOxと同様にリチウムイオンが挿入脱離していることが分かる。 I - Example 1-2 was performed iontophoresis, I - Comparative Example was not carried out iontophoresis 1-2 and initial charge-discharge efficiency was comparable. From this, it can be seen that even when I ion introduction is performed, lithium ions are inserted and desorbed similarly to SiO x or Li y SiO x .

-イオン導入を行った実施例1〜2では、I-イオン導入を行わなかった比較例1〜2と比べて過電圧が低くなった。これは、I-イオン導入を行うことで、SiOx又はLiySiOx中に存在する−Si−O-の一部が分極率の大きいI-に置き換わり、リチウムイオンのトラップ能力が低下してリチウムイオンの移動度が増大した結果、イオン伝導に由来する抵抗が低下したためと考えられる。 I - Example 1-2 was performed iontophoresis, I - overvoltage is lower as compared with Comparative Examples 1 and 2 was not performed iontophoresis. This is because by introducing I ions, a part of —Si—O present in SiO x or Li y SiO x is replaced with I having a high polarizability, and the lithium ion trapping ability is reduced. This is probably because the resistance derived from ionic conduction decreased as a result of the increased mobility of lithium ions.

-イオン導入を行った実施例1〜2では、I-イオン導入を行わなかった比較例1〜2と比べて充電時間及び放電時間が短くなった。これは、I-イオン導入を行うことで、活物質内のリチウムイオンの移動度が増大し、活物質内のイオン伝導相におけるリチウムイオンの移動時間が短縮したためと考えられる。 I - Example 1-2 was performed iontophoresis, I - in comparison with Comparative Examples 1-2 was not performed iontophoresis charging time and discharging time is shortened. This is presumably because the introduction of I ions increased the mobility of lithium ions in the active material and shortened the migration time of lithium ions in the ion conduction phase in the active material.

-イオン導入を行った実施例1〜2では、I-イオン導入を行わなかった比較例1〜2と比べて電極寿命が改善していた。これは、I-イオン導入を行うことで、活物質内のイオン伝導相における抵抗が低下し、合材電極全体で生じる不均一な電圧分布の電圧差が縮小され、電解質や結着材の分解から生じる劣化が抑えられたためと考えられる。 I - Example 1-2 was performed iontophoresis, I - electrode life was improved as compared with Comparative Examples 1 and 2 was not performed iontophoresis. This is because the introduction of I ions reduces the resistance in the ion conduction phase within the active material, reduces the voltage difference of the non-uniform voltage distribution that occurs across the composite electrode, and decomposes the electrolyte and binder. This is thought to be due to the suppression of deterioration caused by

〔実施例3〜4〕
実施例2と同様にして、LiySiOx(y>0,0<x<2)へのハロゲンイオン(Cl-イオン又はBr-イオン)導入を行った。なお、Cl-イオン導入には塩化リチウム(LiCl)0.001gを用い、Br-イオンの導入には臭化リチウム(LiBr)0.02gを用いた。得られた試料の構造は、いずれも、X線回折によりSiの微粒子が混在したガラス構造をしていることが分かった。また、得られた試料の平均粒径は、いずれも、800nm程度であった。その後、電子伝導性を増大させるため、得られた試料をCVD法により厚さ200nm程度のグラファイト皮膜で覆った。
[Examples 3 to 4]
In the same manner as in Example 2, halogen ions (Cl ions or Br ions) were introduced into Li y SiO x (y> 0, 0 <x <2). Incidentally, Cl - is using lithium chloride (LiCl) 0.001 g iontophoresis, Br - using lithium bromide (LiBr) 0.02 g The ion introduction. It was found by X-ray diffraction that the obtained samples all had a glass structure in which Si fine particles were mixed. In addition, the average particle size of the obtained samples was about 800 nm. Thereafter, in order to increase the electron conductivity, the obtained sample was covered with a graphite film having a thickness of about 200 nm by a CVD method.

得られた各粉末を用いたこと以外は実施例1と同様にして、コインセルを作製し、その電気化学特性を測定した。結果を表2に示す。   A coin cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that each of the obtained powders was used, and its electrochemical characteristics were measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2012113933
Figure 2012113933

Cl-イオン又はBr-イオン導入を行った実施例3〜4でも、イオン導入を行っていない比較例2と比べて、過電圧、充電時間、放電時間及び電極寿命が改善していた。すなわち、ハロゲンイオン導入によるイオン伝導相のリチウムイオンの移動度増大及び抵抗低減の効果が表れていた。 Cl - ions or Br - also in Example 3-4 was performed iontophoresis, as compared with Comparative Example 2 not subjected to iontophoresis, overvoltage, charging time, discharge time and electrode life was improved. That is, the effect of increasing the mobility and reducing the resistance of lithium ions in the ionic conduction phase by introducing halogen ions appeared.

〔参考例1〜6〕
実施例1又は2と同様にして、SiOx(0<x<2)又はLiySiOx(y>0,0<x<2)へのカルコゲンイオン(S2-イオン、Se2-イオン又はTe2-イオン)導入を行った。なお、S2-イオン導入には単体S0.001gを用い、Se2-イオン導入には単体Se0.02gを用い、Te2-イオン導入には二酸化テルル(TeO2)0.03gを用いた。得られた試料の構造は、いずれも、X線回折によりSiの微粒子が混在したガラス構造をしていることが分かった。また、得られた試料の平均粒径は、いずれも、800nm程度であった。その後、電子伝導性を増大させるため、得られた試料をCVD法により厚さ200nm程度のグラファイト皮膜で覆った。
[Reference Examples 1 to 6]
In the same manner as in Example 1 or 2, SiO x (0 <x <2) or Li y SiO x (y> 0,0 <x <2) chalcogen ion (S 2-ions to, Se 2-ionic or Te 2- ion) was introduced. For introduction of S 2− ions, 0.001 g of simple substance S was used, 0.02 g of simple substance Se was used for introduction of Se 2− ions, and 0.03 g of tellurium dioxide (TeO 2 ) was used for introduction of Te 2− ions. It was found by X-ray diffraction that the obtained samples all had a glass structure in which Si fine particles were mixed. In addition, the average particle size of the obtained samples was about 800 nm. Thereafter, in order to increase the electron conductivity, the obtained sample was covered with a graphite film having a thickness of about 200 nm by a CVD method.

得られた各粉末を用いたこと以外は実施例1と同様にして、コインセルを作製し、その電気化学特性を測定した。結果を表3に示す。   A coin cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that each of the obtained powders was used, and its electrochemical characteristics were measured. The results are shown in Table 3.

Figure 2012113933
Figure 2012113933

カルコゲンイオン導入を行った参考例1〜6でも、イオン導入を行っていない比較例1〜2と比べて、過電圧、充電時間、放電時間及び電極寿命が改善しており、カルコゲンイオン導入によるイオン伝導相のリチウムイオンの移動度増大及び抵抗低減の効果が表れていた。   Even in Reference Examples 1 to 6 in which chalcogen ion introduction was performed, overvoltage, charging time, discharge time, and electrode life were improved as compared with Comparative Examples 1 and 2 in which ion introduction was not performed. Ion conduction by introduction of chalcogen ions The effect of increasing the mobility and reducing the resistance of lithium ions in the phase appeared.

〔実施例5〜10〕
実施例2と同様にして、LiySiOx(y>0,0<x<2)へのハロゲンイオン(I-イオン、Cl-イオン又はBr-イオン)及びカルコゲンイオン(S2-イオン、Se2-イオン又はTe2-イオン)導入を行った。なお、I-イオン導入にはヨウ素0.15gを用い、Cl-イオン導入には塩化リチウム(LiCl)0.001gを用い、Br-イオンの導入には臭化リチウム(LiBr)0.02gを用い、S2-イオン導入には単体S0.001gを用い、Se2-イオン導入には単体Se0.02gを用い、Te2-イオン導入には二酸化テルル(TeO2)0.03gを用いた。得られた試料の構造は、いずれも、X線回折によりSiの微粒子が混在したガラス構造をしていることが分かった。また、得られた試料の平均粒径は、いずれも、800nm程度であった。その後、電子伝導性を増大させるため、得られた試料をCVD法により厚さ200nm程度のグラファイト皮膜で覆った。
[Examples 5 to 10]
In the same manner as in Example 2, halogen ions (I ions, Cl ions or Br ions) and chalcogen ions (S 2− ions, Se) to Li y SiO x (y> 0, 0 <x <2). 2- ion or Te 2- ion) was introduced. In addition, 0.15 g of iodine is used for introducing I ions, 0.001 g of lithium chloride (LiCl) is used for introducing Cl ions, and 0.02 g of lithium bromide (LiBr) is used for introducing Br ions. For the introduction of S 2− ions, 0.001 g of simple substance S was used, 0.02 g of simple substance Se was used for introduction of Se 2− ions, and 0.03 g of tellurium dioxide (TeO 2 ) was used for the introduction of Te 2− ions. It was found by X-ray diffraction that the obtained samples all had a glass structure in which Si fine particles were mixed. In addition, the average particle size of the obtained samples was about 800 nm. Thereafter, in order to increase the electron conductivity, the obtained sample was covered with a graphite film having a thickness of about 200 nm by a CVD method.

得られた各粉末を用いたこと以外は実施例1と同様にして、コインセルを作製し、その電気化学特性を測定した。結果を表4に示す。   A coin cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that each of the obtained powders was used, and its electrochemical characteristics were measured. The results are shown in Table 4.

Figure 2012113933
Figure 2012113933

ハロゲンイオン及びカルコゲンイオン導入を行った実施例5〜10でも、イオン導入を行っていない比較例2と比べて、過電圧、充電時間、放電時間及び電極寿命が改善しており、ハロゲンイオン及びカルコゲンイオンという分極率の大きいイオン導入によるイオン伝導相のリチウムイオンの移動度増大及び抵抗低減の効果が表れていた。   In Examples 5 to 10 in which halogen ions and chalcogen ions were introduced, overvoltage, charging time, discharge time, and electrode life were improved as compared with Comparative Example 2 in which no ion introduction was performed. Halogen ions and chalcogen ions The effect of increasing the mobility and reducing the resistance of lithium ions in the ionic conduction phase by introducing ions with a high polarizability.

上記の結果から明らかなように、実施形態によれば、ケイ素含有酸化物を含有するリチウムイオン二次電池用負極活物質におけるリチウムイオンの移動度を高めることができる。その結果、本実施形態によれば、高出力かつ長寿命で充放電時間の短いリチウムイオン二次電池が得られる。   As apparent from the above results, according to the embodiment, the mobility of lithium ions in the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery containing a silicon-containing oxide can be increased. As a result, according to the present embodiment, a lithium ion secondary battery with high output, long life, and short charge / discharge time can be obtained.

本実施形態の活用例として、リチウムイオン二次電池やリチウム−空気二次電池の負極活物質が挙げられる。   Examples of utilization of this embodiment include negative electrode active materials of lithium ion secondary batteries and lithium-air secondary batteries.

Claims (8)

ケイ素含有酸化物を含有するリチウムイオン二次電池用負極活物質であって、前記ケイ素含有酸化物に、Cl-、Br-及びI-からなる群より選択されるハロゲンイオンが導入されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極活物質。 A negative electrode active material for a lithium ion secondary battery containing a silicon-containing oxide, wherein a halogen ion selected from the group consisting of Cl , Br and I is introduced into the silicon-containing oxide. A negative electrode active material for a lithium ion secondary battery. 前記ケイ素含有酸化物に、S2-、Se2-及びTe2-からなる群より選択されるカルコゲンイオンがさらに導入されていることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。 2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein chalcogen ions selected from the group consisting of S 2− , Se 2−, and Te 2− are further introduced into the silicon-containing oxide. Negative electrode active material. 前記ケイ素含有酸化物が、SiOx(0<x<2)で表されることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。 The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the silicon-containing oxide is represented by SiO x (0 <x <2). 前記ケイ素含有酸化物が、LiySiOx(y>0,0<x<2)で表されることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。 The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the silicon-containing oxide is represented by Li y SiO x (y> 0, 0 <x <2). 電子付与材と複合化されている請求項1〜4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。   The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material is combined with an electron-donating material. 前記電子付与材が、炭素物質である請求項5に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。   The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein the electron-donating material is a carbon material. 請求項1〜6のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質を含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極。   A negative electrode for a lithium ion secondary battery comprising the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載のリチウムイオン二次電池用負極を具備することを特徴とするリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising the negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 7.
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