JP2013117053A - Hollow and copper-cored silicon nanowire and silicon composite copper substrate, and method for manufacturing the same, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Hollow and copper-cored silicon nanowire and silicon composite copper substrate, and method for manufacturing the same, and lithium ion secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon nanowire used for negative electrodes or the like of lithium ion secondary batteries including core parts containing copper in the nanowire, and provided with a high charging capacity, a high speed charging and discharging performance, and an excellent cycle characteristic.SOLUTION: The hollow and copper-cored silicon nanowire 1 includes a shell part 5 containing silicon, and core parts 3 containing copper and discontinuously existing in a hollow part formed by the shell part 5. The silicon nanowire 1 can be used as a silicon composite copper substrate having the silicon nanowire 1 on at least one side of a copper substrate, and formed by connecting the silicon nanowire 1 onto the copper substrate, or as a silicon composite copper substrate having a coating film including the silicon nanowire 1 on at least one side of the copper substrate.

Description

本発明は、中空部分に銅を含むコア部を有するシリコンナノワイヤーに関するものである。   The present invention relates to a silicon nanowire having a core part containing copper in a hollow part.

従来、リチウムイオン二次電池の負極活物質として、天然黒鉛、人造黒鉛、無定形炭素、メソフェーズ炭素などの各種炭素系材料や、チタン酸リチウム、スズ合金などを用いたリチウムイオン二次電池が実用化されている。   Conventionally, lithium-ion secondary batteries using various carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, and mesophase carbon, lithium titanate, tin alloys, etc. have been put into practical use as negative electrode active materials for lithium-ion secondary batteries. It has become.

一方、高容量化を目指し、リチウム化合物として理論容量の大きな金属や合金、特にシリコンおよびその合金を負極活物質として用いるリチウムイオン二次電池用の負極が開発されている。しかし、リチウムイオンを吸蔵したシリコンは、吸蔵前のシリコンに対して約4倍まで体積が膨張するため、シリコンを負極活物質として用いた負極は、充放電サイクル時に膨張と収縮を繰り返す。そのため、負極活物質の剥離などが発生し、従来の炭素系活物質を用いた負極と比較して、寿命が極めて短いという問題があった。   On the other hand, negative electrodes for lithium ion secondary batteries using metals and alloys having a large theoretical capacity as lithium compounds, particularly silicon and its alloys as negative electrode active materials, have been developed with the aim of increasing the capacity. However, since the volume of silicon that occludes lithium ions expands to about 4 times that of silicon before occlusion, a negative electrode using silicon as a negative electrode active material repeats expansion and contraction during a charge / discharge cycle. Therefore, peeling of the negative electrode active material occurred, and there was a problem that the lifetime was extremely short compared to a negative electrode using a conventional carbon-based active material.

シリコンを使用した負極としては、シリコンナノワイヤー(シリコン繊維またはシリコンナノチューブとも呼ばれる)を、負極活物質として用いる負極などがある(例えば、特許文献1、2を参照)。   Examples of the negative electrode using silicon include a negative electrode using silicon nanowires (also called silicon fibers or silicon nanotubes) as a negative electrode active material (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1では、垂直方向に成長した酸化亜鉛(ZnO)のナノロッドを有する基板に、シランガスを用いてシリコンをコーティングし、ZnOナノロッドを除去することで、シリコンナノチューブを得る方法が開示されている。   Patent Document 1 discloses a method of obtaining silicon nanotubes by coating silicon on a substrate having zinc oxide (ZnO) nanorods grown in a vertical direction using silane gas and removing the ZnO nanorods.

特許文献2では、シリコン基板をエッチングし、例えば長さ100μm、直径0.2μmのシリコンピラーを得た後、基板から剥離(デタッチング)することでシリコン繊維を得る方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a method for obtaining silicon fibers by etching a silicon substrate to obtain, for example, a silicon pillar having a length of 100 μm and a diameter of 0.2 μm, and then peeling (detaching) the substrate.

特開2010−192444号公報JP 2010-192444 A 特表2009−523923号公報Special table 2009-523923

しかしながら、特許文献1や2に記載の負極は、シリコンナノワイヤー中の電子伝導率が低いことに起因し、リチウムイオンの充放電に長い時間がかかるという問題点があった。また、特許文献1や2に記載の負極は、充放電を繰り返すうちに充放電容量が低下し、サイクル特性が十分でないという問題点もあった。   However, the negative electrodes described in Patent Documents 1 and 2 have a problem that it takes a long time to charge and discharge lithium ions due to low electronic conductivity in silicon nanowires. In addition, the negative electrodes described in Patent Documents 1 and 2 have a problem in that the charge / discharge capacity decreases as charge / discharge is repeated, and the cycle characteristics are not sufficient.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、ナノワイヤー中に銅を含むコア部を有し、高い充電容量と、高速充放電性、良好なサイクル特性を兼ね備える、リチウムイオン二次電池の負極などに用いられるシリコンナノワイヤーを得ることである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to have a core part containing copper in the nanowire, and have a high charge capacity, high-speed charge / discharge characteristics, and good cycle characteristics. It is obtaining the silicon nanowire used for the negative electrode of a lithium ion secondary battery etc. which combine these.

前述した目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。
(1)シリコンを含むシェル部と、前記シェル部が形成する中空部分に非連続的に存在する、銅を含むコア部と、を有することを特徴とする中空銅コアシリコンナノワイヤー。
(2)銅基板の少なくとも片面に、(1)に記載の中空銅コアシリコンナノワイヤーを有し、前記中空銅コアシリコンナノワイヤーが、前記銅基板上に接続していることを特徴とするシリコン複合銅基板。
(3)銅基板の少なくとも片面に、(1)に記載の中空銅コアシリコンナノワイヤーを含む塗布膜を有することを特徴とするシリコン複合銅基板。
(4)直径が10〜500nmであることを特徴とする(1)に記載の中空銅コアシリコンナノワイヤー。
(5)銅基板を、圧力容器中にて、有機シランと有機分散媒を含む雰囲気中で300〜600℃に加熱し、前記銅基板上に中空銅コアシリコンナノワイヤーを形成することを特徴とするシリコン複合銅基板の製造方法。
(6)前記有機シランがフェニルシランであり、前記銅基板を380〜500℃に加熱することを特徴とする(5)に記載のシリコン複合銅基板の製造方法。
(6)銅基板を、圧力容器中にて、有機シランと有機分散媒を含む雰囲気中で300〜600℃に加熱し、前記銅基板上に中空銅コアシリコンナノワイヤーを形成する工程と、前記銅基板から、前記中空銅コアシリコンナノワイヤーを分離する工程と、を具備することを特徴とする中空銅コアシリコンナノワイヤーの製造方法。
(7)銅基板を、圧力容器中にて、有機シランと有機分散媒を含む雰囲気中で300〜600℃に加熱し、前記銅基板上に中空銅コアシリコンナノワイヤーを形成する工程と、前記銅基板から、前記中空銅コアシリコンナノワイヤーを分離する工程と、前記中空銅コアシリコンナノワイヤーをスラリー中に分散する工程と、前記スラリーを他の銅基板上に塗布する工程とを具備することを特徴とするシリコン複合銅基板の製造方法。
(8)(2)または(3)に記載のシリコン複合銅基板を、負極に用い、さらに正極と非水電解質とを備えることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
In order to achieve the above-described object, the present invention has the following features.
(1) A hollow copper core silicon nanowire having a shell part containing silicon and a core part containing copper that is discontinuously present in a hollow part formed by the shell part.
(2) Silicon having the hollow copper core silicon nanowire according to (1) on at least one surface of a copper substrate, wherein the hollow copper core silicon nanowire is connected to the copper substrate. Composite copper substrate.
(3) A silicon composite copper substrate comprising a coating film containing the hollow copper core silicon nanowire according to (1) on at least one surface of the copper substrate.
(4) The hollow copper core silicon nanowire according to (1), wherein the diameter is 10 to 500 nm.
(5) A copper substrate is heated to 300 to 600 ° C. in an atmosphere containing an organic silane and an organic dispersion medium in a pressure vessel to form a hollow copper core silicon nanowire on the copper substrate. A method for manufacturing a silicon composite copper substrate.
(6) The method for producing a silicon composite copper substrate according to (5), wherein the organosilane is phenylsilane, and the copper substrate is heated to 380 to 500 ° C.
(6) A step of heating the copper substrate to 300 to 600 ° C. in an atmosphere containing organosilane and an organic dispersion medium in a pressure vessel, and forming a hollow copper core silicon nanowire on the copper substrate; Separating the hollow copper core silicon nanowire from a copper substrate. A method for producing a hollow copper core silicon nanowire, comprising:
(7) A step of heating the copper substrate to 300 to 600 ° C. in an atmosphere containing organosilane and an organic dispersion medium in a pressure vessel, and forming a hollow copper core silicon nanowire on the copper substrate; Separating the hollow copper core silicon nanowires from the copper substrate, dispersing the hollow copper core silicon nanowires in a slurry, and applying the slurry onto another copper substrate. A method for producing a silicon composite copper substrate.
(8) A lithium ion secondary battery using the silicon composite copper substrate according to (2) or (3) as a negative electrode, and further comprising a positive electrode and a nonaqueous electrolyte.

本発明により、ナノワイヤー中に銅を含むコア部を有し、高い充電容量と、高速充放電性、良好なサイクル特性を兼ね備える、リチウムイオン二次電池の負極などに用いられるシリコンナノワイヤーを得ることができる。   According to the present invention, a silicon nanowire having a core part containing copper in a nanowire and having a high charge capacity, high-speed charge / discharge characteristics, and good cycle characteristics is used for a negative electrode of a lithium ion secondary battery. be able to.

本発明の実施の形態に係るシリコンナノワイヤー1の断面図。Sectional drawing of the silicon nanowire 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るシリコン複合銅基板7aを示す図。The figure which shows the silicon composite copper substrate 7a which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るシリコン複合銅基板7bを示す図。The figure which shows the silicon composite copper substrate 7b which concerns on embodiment of this invention. (a)〜(d)本発明の実施の形態に係るシリコンナノワイヤー1の製造方法を示す図。(A)-(d) The figure which shows the manufacturing method of the silicon nanowire 1 which concerns on embodiment of this invention. (a)〜(b)実施例1に係るシリコンナノワイヤーの製造方法を示す図(A)-(b) The figure which shows the manufacturing method of the silicon nanowire which concerns on Example 1. FIG. (a)実施例1に係るシリコン複合銅基板の電子顕微鏡写真、(b)(a)での白線枠内の拡大図。(A) The electron micrograph of the silicon composite copper substrate which concerns on Example 1, (b) The enlarged view in the white line frame in (a). 実施例1に係るシリコンナノワイヤーの電子顕微鏡写真と、同一視野での銅とシリコンのEDS観察結果。The electron micrograph of the silicon nanowire which concerns on Example 1, and the EDS observation result of copper and silicon in the same visual field.

(中空銅コアシリコンナノワイヤー1)
以下図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る中空銅コアのシリコンナノワイヤー1の断面図である。シリコンナノワイヤー1は、シリコンを含むシェル部5と、シェル部5が形成する中空部分に非連続的に存在する、銅を含むコア部3とを有する。
(Hollow copper core silicon nanowire 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a hollow copper core silicon nanowire 1 according to an embodiment of the present invention. The silicon nanowire 1 has a shell portion 5 containing silicon and a core portion 3 containing copper that is discontinuously present in a hollow portion formed by the shell portion 5.

シリコンナノワイヤー1の形成条件により、圧力や温度、投入原料の量により、シリコンナノワイヤー1の直径や長さを調整することができるがシリコンナノワイヤー1の直径は、10〜500nm程度である。また、コア部3の直径は、シリコンナノワイヤー1の直径の半分以下であることが好ましい。   The diameter and length of the silicon nanowire 1 can be adjusted by the pressure, temperature, and amount of input raw material depending on the formation conditions of the silicon nanowire 1, but the diameter of the silicon nanowire 1 is about 10 to 500 nm. Moreover, it is preferable that the diameter of the core part 3 is half or less of the diameter of the silicon nanowire 1.

シリコンナノワイヤー1の長軸方向の長さは、成長速度や成長時間によって変わるが、おおむね、50μm以下である。   The length of the silicon nanowire 1 in the major axis direction varies depending on the growth rate and growth time, but is generally 50 μm or less.

コア部3は、シェル部5が形成する中空部分に非連続的に形成される。後述するとおり、合成中は、柱状の連続したコア部15の周囲にシェル部5が形成されると考えられる。しかしながら、反応終了後に冷却し、コア部15とシェル部5が収縮する際に、両者の熱膨張率の違いにより、銅を含むコア部15の方が、シリコンを含むシェル部5より多く収縮するため、コア部15が分断され、現在の非連続的なコア部3が形成したと考えられる。銅を含むコア部は、銅のみからなる場合と、例えば、シリコンナノワイヤー形成時にシェル部とコア部の界面での相互拡散などにより銅―シリコン固溶体となる場合や、さらには、部分的に銅とシリコンの化合物である銅シリサイド化合物(δ相、ε相、η相)などが形成される場合もあり、これらが銅コアの中に、混在することもある。以上の銅を含むコア部の組成も、シリコンナノワイヤー寸法形状などと同様に、シリコンナノワイヤーの形成条件に左右されるため、これらを調整することにより、銅を含むコア部の組成を制御することができる。以上の理由により、本発明における「銅を含むコア部」とは、コア部が銅のみからなる場合、銅―シリコン固溶体、銅シリサイド化合物(δ相、ε相、η相)の何れの場合も含むものとする。   The core part 3 is formed discontinuously in the hollow part formed by the shell part 5. As will be described later, it is considered that the shell portion 5 is formed around the columnar continuous core portion 15 during the synthesis. However, when the core portion 15 and the shell portion 5 contract after cooling after completion of the reaction, the core portion 15 containing copper shrinks more than the shell portion 5 containing silicon due to the difference in thermal expansion coefficient between them. Therefore, it is considered that the core portion 15 is divided and the current non-continuous core portion 3 is formed. The core part including copper may be made of only copper, or may be a copper-silicon solid solution due to, for example, mutual diffusion at the interface between the shell part and the core part when forming silicon nanowires, or may be partially copper In some cases, a copper silicide compound (δ phase, ε phase, η phase), which is a compound of silicon and silicon, may be formed, and these may be mixed in the copper core. The composition of the core part containing copper is also affected by the formation conditions of the silicon nanowires as well as the silicon nanowire dimension and shape. By adjusting these, the composition of the core part containing copper is controlled. be able to. For the above reasons, the “core portion containing copper” in the present invention refers to a case where the core portion is made of only copper, a copper-silicon solid solution, or a copper silicide compound (δ phase, ε phase, η phase). Shall be included.

(シリコン複合銅基板)
シリコンナノワイヤー1を具体的な用途に使用する際、図2に示すような、銅基板9の少なくとも片面に、シリコンナノワイヤー1が接続しているシリコン複合銅基板7aとして用いることができる。シリコン複合銅基板7aは、シリコンナノワイヤー1を銅基板9から成長させ、シリコンナノワイヤー1を剥離しない状況で得られる。シリコン複合銅基板7aにおいて、シリコンナノワイヤー1の端部は、銅基板9に金属結合や共有結合などで結合している。
(Silicon composite copper substrate)
When the silicon nanowire 1 is used for a specific application, it can be used as a silicon composite copper substrate 7a in which the silicon nanowire 1 is connected to at least one surface of the copper substrate 9 as shown in FIG. The silicon composite copper substrate 7a is obtained in a state where the silicon nanowires 1 are grown from the copper substrate 9 and the silicon nanowires 1 are not peeled off. In the silicon composite copper substrate 7a, the end portion of the silicon nanowire 1 is bonded to the copper substrate 9 by a metal bond or a covalent bond.

銅基板9の厚さや大きさは、用途に応じて適宜変更可能である。シリコン複合銅基板7aまたは後述するシリコン複合銅基板7bをリチウムイオン二次電池の負極に用いる場合、銅基板9としては、銅箔が好ましい。   The thickness and size of the copper substrate 9 can be appropriately changed according to the application. When the silicon composite copper substrate 7a or the silicon composite copper substrate 7b described later is used for the negative electrode of the lithium ion secondary battery, the copper substrate 9 is preferably a copper foil.

あるいは、シリコンナノワイヤー1は、図3に示すように、銅基板9の少なくとも片面に、シリコンナノワイヤー1を含む塗布膜11を有するシリコン複合銅基板7bとして用いることもできる。シリコン複合銅基板7bは、銅基板9にシリコンナノワイヤー1を含むスラリーを塗布することにより得られる。なお、図3では、シリコンナノワイヤー1を簡略化して図示している。   Alternatively, the silicon nanowire 1 can be used as a silicon composite copper substrate 7b having a coating film 11 including the silicon nanowire 1 on at least one surface of the copper substrate 9, as shown in FIG. The silicon composite copper substrate 7 b is obtained by applying a slurry containing the silicon nanowire 1 to the copper substrate 9. In FIG. 3, the silicon nanowire 1 is illustrated in a simplified manner.

シリコン複合銅基板7bをリチウムイオン二次電池の負極に使用する場合は、銅箔に、シリコンナノワイヤー1、導電助剤、結着剤、増粘剤、溶媒などを混練したスラリーを塗布して、シリコン複合銅基板7bを形成する。   When using the silicon composite copper substrate 7b for the negative electrode of a lithium ion secondary battery, a slurry obtained by kneading the silicon nanowire 1, the conductive auxiliary agent, the binder, the thickener, the solvent, etc. on the copper foil is applied. Then, a silicon composite copper substrate 7b is formed.

シリコンナノワイヤー1のスラリー中への分散には、一般的な混練機を用いることができ、ニーダー、撹拌機、分散機、混合機などと呼ばれるスラリーを調製可能な装置を用いることができる。   For dispersion of the silicon nanowires 1 into the slurry, a general kneader can be used, and an apparatus capable of preparing a slurry called a kneader, a stirrer, a disperser, a mixer or the like can be used.

また、スラリーの塗布は、スラリーを銅基板9に塗布可能な一般的な塗工装置を用いることができ、例えばロールコーターや、ドクターブレードによるコーター、コンマコーター、ダイコーターである。   The slurry can be applied by using a general coating apparatus that can apply the slurry to the copper substrate 9, for example, a roll coater, a coater using a doctor blade, a comma coater, or a die coater.

スラリー中の固形分において、シリコンナノワイヤー1が25〜90重量%、導電助剤が5〜70重量%、結着剤が1〜30重量%、増粘剤が0〜25重量%を含む。   In the solid content in the slurry, the silicon nanowire 1 contains 25 to 90% by weight, the conductive additive contains 5 to 70% by weight, the binder contains 1 to 30% by weight, and the thickener contains 0 to 25% by weight.

水系スラリーを調整するときは、結着剤としてスチレン・ブタジエン・ラバー(SBR)等のラテックス(ゴム微粒子の分散体)を使用することができ、増粘剤としてはカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース等の多糖類等を1種または2種以上の混合物として用いることが適している。また、有機系スラリーを調製するときは、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)等を使用することができ、溶媒としてN−メチル−2−ピロリドンを用いることができる。   When preparing an aqueous slurry, latex (a dispersion of rubber fine particles) such as styrene / butadiene / rubber (SBR) can be used as a binder, and polysaccharides such as carboxymethylcellulose and methylcellulose as thickeners. Etc. are suitably used as one or a mixture of two or more. In preparing an organic slurry, polyvinylidene fluoride (PVdF) or the like can be used as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone can be used as a solvent.

導電助剤は、炭素、銅、スズ、亜鉛、ニッケル、銀からなる群より選ばれた少なくとも1種の導電性物質からなる粉末である。炭素、銅、スズ、亜鉛、ニッケル、銀の単体の粉末でもよいし、それぞれの合金の粉末でもよい。例えば、ファーネスブラックやアセチレンブラックなどの平均粒径1nm〜1μmの一般的なカーボンブラックを使用できる。   The conductive assistant is a powder made of at least one conductive material selected from the group consisting of carbon, copper, tin, zinc, nickel, and silver. A single powder of carbon, copper, tin, zinc, nickel, or silver may be used, or a powder of each alloy may be used. For example, general carbon black having an average particle diameter of 1 nm to 1 μm, such as furnace black or acetylene black, can be used.

導電助剤の平均粒径は一次粒子の平均粒径を指す。アセチレンブラック(AB)のような高度にストラクチャー形状が発達している場合にも、ここでは一次粒径で平均粒径を定義し、SEM写真の画像解析で平均粒径を求めることができる。   The average particle size of the conductive assistant refers to the average particle size of the primary particles. Even when the structure shape is highly developed such as acetylene black (AB), the average particle diameter can be defined by the primary particle diameter here, and the average particle diameter can be obtained by image analysis of the SEM photograph.

結着剤は、樹脂の結着剤であり、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)などのフッ素樹脂やゴム系、さらには、ポリイミド(PI)やアクリルなどの有機材料を用いることができる。   The binder is a resin binder, and a fluororesin such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and styrene butadiene rubber (SBR) or a rubber system, and an organic material such as polyimide (PI) or acrylic is used. Can do.

(シリコンナノワイヤー、シリコン複合銅基板の製造方法)
シリコンナノワイヤー、シリコン複合銅基板の製造方法を、図4を用いて説明する。
(Manufacturing method of silicon nanowire and silicon composite copper substrate)
The manufacturing method of a silicon nanowire and a silicon composite copper substrate is demonstrated using FIG.

まず、図4(a)に示すように、銅基板9を用意する。銅基板9の表面は、脱脂・洗浄されることが好ましい。   First, as shown in FIG. 4A, a copper substrate 9 is prepared. The surface of the copper substrate 9 is preferably degreased and cleaned.

その後、圧力容器中に、有機シランの溶液と、銅基板9とを設置する。この際、銅基板9が有機シランの溶液に浸漬しないようにし、有機シランと有機分散媒の溶液から蒸発した蒸気が接する状態にする。次に、銅基板9を圧力容器中で、有機シランの雰囲気中で、300℃以上600℃以下に加熱する。このとき、有機シランとしては、以下に示すフェニルシラン、テトラメチルシラン、シロールなどを使用できる。   Thereafter, the organosilane solution and the copper substrate 9 are placed in a pressure vessel. At this time, the copper substrate 9 is not immersed in the organic silane solution, and the vapor evaporated from the organic silane and the organic dispersion medium solution is brought into contact. Next, the copper substrate 9 is heated to 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower in a pressure vessel in an organosilane atmosphere. At this time, as the organic silane, the following phenylsilane, tetramethylsilane, silole and the like can be used.

また、圧力容器内には、有機シランは、有機分散媒との溶液として導入される。有機分散媒は、トルエン、ベンゼン、ヘキサン、キシレンなどから選択された一つまたはその混合物であることが好ましい。   In addition, the organosilane is introduced into the pressure vessel as a solution with an organic dispersion medium. The organic dispersion medium is preferably one selected from toluene, benzene, hexane, xylene, or a mixture thereof.

なお、有機シランとしてフェニルシランを用いる場合は、加熱温度が380℃から500℃の間であることが好ましい。   In addition, when using phenylsilane as an organic silane, it is preferable that heating temperature is between 380 degreeC and 500 degreeC.

有機シランは、高温高圧環境にあると、ソルボサーマル反応により、シラン(SiH)と副生成物に熱分解する。さらに、このシランがシリコンとして析出する。この反応において、有機シランからシランへの熱分解の速度は、シランからシリコンへの分解の速度に比べて遅いため、本反応において、シリコンの析出は緩やかである。 Organosilane is thermally decomposed into silane (SiH 4 ) and by-products by a solvothermal reaction in a high temperature and high pressure environment. Further, this silane is deposited as silicon. In this reaction, since the rate of thermal decomposition from organosilane to silane is slower than the rate of decomposition from silane to silicon, silicon deposition is slow in this reaction.

図4(b)は、反応初期の銅基板9の様子である。反応初期においては、シリコンの濃度が少ないため、シリコンの析出が少なく、銅シリサイドが析出する。析出した銅シリサイドは、ナノドット13を形成する。   FIG. 4B shows the state of the copper substrate 9 in the initial reaction. In the initial stage of the reaction, since the concentration of silicon is small, silicon is deposited little and copper silicide is deposited. The deposited copper silicide forms nanodots 13.

図4(c)は、反応後期の銅基板9の様子である。反応後期は、シリコンの濃度が高いため、銅基板9上にシリコンが析出し、ナノドット13からシリコンを含むシェル部5が成長する。同時に、銅基板9由来の銅が、ナノドット13より、銅のシリサイドまたは銅を含むコア部15として析出し、コア部15の周囲をシェル部5が覆うコアシェル型のナノワイヤーが得られる。コア部15は銅基板9から連続的につながっており、シェル部5の内部に空洞はないと考えられる。   FIG. 4C shows the state of the copper substrate 9 in the late reaction stage. In the second half of the reaction, since the concentration of silicon is high, silicon is deposited on the copper substrate 9 and the shell portion 5 containing silicon grows from the nanodots 13. At the same time, copper derived from the copper substrate 9 is deposited from the nanodots 13 as a copper silicide or a core part 15 containing copper, and a core-shell type nanowire in which the shell part 5 covers the periphery of the core part 15 is obtained. The core portion 15 is continuously connected from the copper substrate 9, and it is considered that there is no cavity inside the shell portion 5.

その後、冷却すると、コア部15の銅が、シェル部5のシリコンよりも収縮しやすいため、連続的であったコア部15が、不連続なコア部3に分断され、シリコンナノワイヤー1が得られる。また、銅基板9からシリコンナノワイヤー1が成長したシリコン複合銅基板7aが得られる。   Thereafter, when cooled, the copper of the core part 15 is more easily contracted than the silicon of the shell part 5, so that the continuous core part 15 is divided into discontinuous core parts 3, thereby obtaining silicon nanowires 1. It is done. Moreover, the silicon composite copper substrate 7a on which the silicon nanowires 1 are grown from the copper substrate 9 is obtained.

さらに、図4(d)に示すように、シリコン複合銅基板7aから、シリコンナノワイヤー1を剥離させると、シリコンナノワイヤー1が得られる。ナノワイヤー1の銅基板9からの剥離は、ナイフなどの金属製の刃で剥離させる方法、分散媒に浸した後に超音波振動を付与して剥離させる方法、銅基板9を薬品でエッチングして剥離させる方法等が挙げられる。   Furthermore, as shown in FIG.4 (d), when the silicon nanowire 1 is peeled from the silicon composite copper substrate 7a, the silicon nanowire 1 is obtained. The nanowire 1 is peeled off from the copper substrate 9 by a method of peeling with a metal blade such as a knife, a method of applying ultrasonic vibration after being immersed in a dispersion medium, and etching the copper substrate 9 with a chemical. The method of peeling is mentioned.

また、剥離したシリコンナノワイヤー1を、スラリーにして塗布すると、シリコンナノワイヤー1を含む塗布膜11が得られ、シリコン複合銅基板7bが得られる。   Moreover, when the peeled silicon nanowire 1 is applied as a slurry, a coating film 11 including the silicon nanowire 1 is obtained, and a silicon composite copper substrate 7b is obtained.

なお、銅基板9の片方の面に、樹脂等でマスクをすることで、一方の面にのみシリコンナノワイヤー1を有するシリコン複合銅基板7aを作製することもできる。   In addition, the silicon composite copper substrate 7a which has the silicon nanowire 1 only on one surface can also be produced by masking one surface of the copper substrate 9 with a resin or the like.

なお、本発明の実施の形態では銅基板9を用いたが、シリコンと金属間化合物を形成する特性から、銅以外に銀や白金の基板を用いる場合でも、銀を含むコアまたは白金を含むコアの中空シリコンナノワイヤーを得ることができると考えられる。   In the embodiment of the present invention, the copper substrate 9 is used. However, from the property of forming an intermetallic compound with silicon, even when using a silver or platinum substrate other than copper, a core containing silver or a core containing platinum It is considered that a hollow silicon nanowire can be obtained.

(リチウムイオン二次電池)
正極と負極との間にセパレータを配置して、電池素子を形成する。このような電池素子を巻回、または積層して円筒形の電池ケースや角形の電池ケースに入れた後、電解質または電解液を注入して、リチウムイオン二次電池とする。
(Lithium ion secondary battery)
A battery element is formed by disposing a separator between the positive electrode and the negative electrode. After winding or stacking such battery elements into a cylindrical battery case or a rectangular battery case, an electrolyte or an electrolytic solution is injected to obtain a lithium ion secondary battery.

(リチウムイオン二次電池用正極)
まず、正極活物質、導電助剤、結着剤および溶媒を混合して正極活物質の組成物を準備する。前記正極活物質の組成物をアルミ箔などの金属集電体上に直接塗布・乾燥し、正極とする。
(Positive electrode for lithium ion secondary battery)
First, a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, and a solvent are mixed to prepare a positive electrode active material composition. The composition of the positive electrode active material is directly applied on a metal current collector such as an aluminum foil and dried to obtain a positive electrode.

前記正極活物質としては、一般的に使われるものであればいずれも使用可能であり、例えばLiCoO、LiMn、LiMnO、LiNiO、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiFePOなどの化合物である。 Any positive electrode active material can be used as long as it is generally used. For example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3. Compounds such as O 2 and LiFePO 4 .

導電助剤としては、例えばカーボンブラックを使用し、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)、水溶性アクリル系バインダーを使用し、溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、水などを使用する。このとき、正極活物質、導電助剤、結着剤および溶媒の含量は、リチウムイオン二次電池で通常的に使用するレベルである。   For example, carbon black is used as the conductive assistant, polyvinylidene fluoride (PVdF), a water-soluble acrylic binder is used as the binder, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is used as the solvent. Use water, etc. At this time, the contents of the positive electrode active material, the conductive additive, the binder, and the solvent are at levels that are normally used in lithium ion secondary batteries.

(セパレータ)
セパレータとしては、正極と負極の電子伝導を絶縁する機能を有し、リチウムイオン二次電池で通常的に使われるものであればいずれも使用可能である。例えば、微多孔性のポリオレフィンフィルムを使用できる。
(Separator)
Any separator can be used as long as it has a function of insulating electronic conduction between the positive electrode and the negative electrode and is usually used in a lithium ion secondary battery. For example, a microporous polyolefin film can be used.

(電解液・電解質)
リチウムイオン二次電池における電解液および電解質には、有機電解液(非水系電解液)、無機固体電解質、高分子固体電解質等が使用できる。
有機電解液の溶媒の具体例として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等のカーボネート;ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル;ベンゾニトリル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、γ―ブチロラクトン、ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルクロロベンゼン、ニトロベンゼン等の非プロトン性溶媒、あるいはこれらの溶媒のうちの2種以上を混合した混合溶媒が挙げられる。
(Electrolytic solution / electrolyte)
As the electrolyte and electrolyte in the lithium ion secondary battery, an organic electrolyte (non-aqueous electrolyte), an inorganic solid electrolyte, a polymer solid electrolyte, and the like can be used.
Specific examples of the organic electrolyte solvent include carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; diethyl ether, dibutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol di Ethers such as butyl ether and diethylene glycol dimethyl ether; aprotic such as benzonitrile, acetonitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, γ-butyrolactone, dioxolane, 4-methyldioxolane, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylchlorobenzene, nitrobenzene Solvent, or two or more of these solvents Mixed solvent of thereof.

有機電解液の電解質には、LiPF、LiClO、LiBF、LiAlO、LiAlCl、LiSbF、LiSCN、LiCl、LiCFSO、LiCFCO、LiCSO、LiN(CFSO等のリチウム塩からなる電解質の1種または2種以上を混合させたものを用いることができる。 The electrolyte of the organic electrolyte includes LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) A mixture of one or more electrolytes made of a lithium salt such as 2 can be used.

有機電解液の添加剤として、負極活物質の表面に有効な固体電解質界面被膜を形成できる化合物を添加することが望ましい。例えば、分子内に不飽和結合を有し、充電時に還元重合できる物質、例えばビニレンカーボネート(VC)などを添加する。   As an additive for the organic electrolyte, it is desirable to add a compound capable of forming an effective solid electrolyte interface film on the surface of the negative electrode active material. For example, a substance having an unsaturated bond in the molecule and capable of reductive polymerization during charging, such as vinylene carbonate (VC), is added.

また、上記の有機電解液に代えて固体状のリチウムイオン伝導体を用いることができる。たとえばポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミン等からなるポリマーに前記リチウム塩を混合した固体高分子電解質や、高分子材料に電解液を含浸させゲル状に加工した高分子ゲル電解質を用いることができる。   Moreover, it can replace with said organic electrolyte solution and can use a solid-state lithium ion conductor. For example, a solid polymer electrolyte in which the lithium salt is mixed with a polymer made of polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine, or the like, or a polymer gel electrolyte in which a polymer material is impregnated with an electrolytic solution and processed into a gel shape can be used.

さらに、リチウム窒化物、リチウムハロゲン化物、リチウム酸素酸塩、LiSiO、LiSiO−LiI−LiOH、LiPO−LiSiO、LiSiS、LiPO−LiS−SiS、硫化リン化合物などの無機材料を無機固体電解質として用いてもよい。 Further, lithium nitride, lithium halide, lithium oxyacid salt, Li 4 SiO 4, Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 4 SiO 4, Li 2 SiS 3, Li 3 PO 4 -Li Inorganic materials such as 2 S—SiS 2 and phosphorus sulfide compounds may be used as the inorganic solid electrolyte.

(本発明の実施の形態の効果)
本発明の実施の形態では、従来にない構造である、銅を含むコア部と、シリコンを含むシェル部を有する中空シリコンナノワイヤーを形成することができる。
(Effect of the embodiment of the present invention)
In the embodiment of the present invention, a hollow silicon nanowire having a core part including copper and a shell part including silicon, which is an unconventional structure, can be formed.

本発明の実施の形態に係るシリコンナノワイヤーは、リチウムイオン二次電池の負極活物質として使用可能であり、本実施の形態に係るシリコン複合銅基板は、リチウムイオン二次電池の負極として使用可能である。   The silicon nanowire according to the embodiment of the present invention can be used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, and the silicon composite copper substrate according to the present embodiment can be used as a negative electrode of a lithium ion secondary battery. It is.

本発明の実施の形態に係るシリコン複合銅基板を負極に用いたリチウムイオン二次電池は、シリコンのシェル部の内部に銅のコア部を有するため、充放電時のシリコンの電子の授受効率が上がり、充放電速度の向上が実現できる。なお、本実施の形態においては銅のコア部が不連続であるが、不連続であっても銅のコア部を有することで、銅のコア部を有しないシリコンナノワイヤーに比べると電子の授受効率が高い。   Since the lithium ion secondary battery using the silicon composite copper substrate according to the embodiment of the present invention as the negative electrode has a copper core part inside the silicon shell part, the transfer efficiency of silicon electrons during charge and discharge is high. The charge / discharge rate can be improved. In this embodiment, the copper core portion is discontinuous. However, even if the copper core portion is discontinuous, the copper core portion has a copper core portion, so that electrons can be exchanged compared to silicon nanowires that do not have a copper core portion. High efficiency.

また、本発明の実施の形態に係るシリコン複合銅基板は、リチウムイオン二次電池の負極として用いた場合、シリコンが負極活物質となるので、黒鉛を用いた従来のリチウムイオン二次電池に比べて容量が大きい。   In addition, when the silicon composite copper substrate according to the embodiment of the present invention is used as a negative electrode of a lithium ion secondary battery, silicon serves as a negative electrode active material, and therefore, compared with a conventional lithium ion secondary battery using graphite. The capacity is large.

また、本発明の実施の形態によると、シェル部が、中空部分を有するため、シェル部にリチウムイオンが出入りして金属が膨張収縮する際の内部歪みが緩和され、シェル部の微粉化・割れを防止することができる。つまり、本実施の形態にナノワイヤーを負極材料として用いるリチウムイオン二次電池は、従来のリチウムイオン二次電池よりもサイクル寿命が良好である。   Further, according to the embodiment of the present invention, since the shell portion has a hollow portion, the internal distortion when the lithium ions enter and exit the shell portion and the metal expands and contracts is reduced, and the shell portion is pulverized and cracked. Can be prevented. That is, a lithium ion secondary battery using nanowires as a negative electrode material in this embodiment has a better cycle life than a conventional lithium ion secondary battery.

また、本発明の実施の形態に係るシリコンナノワイヤーは、発光材料や太陽電池の受光体としても使用可能である。   Moreover, the silicon nanowire which concerns on embodiment of this invention can be used also as a light-emitting material and a photoreceptor of a solar cell.

以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
[実施例1]
(シリコン複合銅基板7aの作製)
幅1cm、長さ4cm、厚さ250μmの銅基板9を、アルカリ溶液、さらに硫酸溶液に浸し、脱脂・洗浄を行った。
その後、図5(a)に示すように、フェニルシランとトルエンを1:19の割合で混合した原料溶液21を石英ガラス製のるつぼ23に入れ、さらにるつぼ23の上部に銅基板9を固定した。
さらに、銅基板9を固定したるつぼ23を、容器内筒25に入れ、さらにオートクレーブ(圧力容器)27内に設置した。
その後、1時間かけて450℃まで昇温した。450℃まで昇温した際のオートクレーブ内の圧力は約5MPaであった。
温度を2時間維持した後、4〜5時間除冷し、シリコン複合銅基板7aを得た。
気化した原料29が接触する、銅基板9のるつぼ23側に、黄白色の繊維状物質が大量に生成していることが確認された。
Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.
[Example 1]
(Preparation of silicon composite copper substrate 7a)
A copper substrate 9 having a width of 1 cm, a length of 4 cm, and a thickness of 250 μm was immersed in an alkaline solution and further a sulfuric acid solution to perform degreasing and cleaning.
Thereafter, as shown in FIG. 5A, a raw material solution 21 in which phenylsilane and toluene are mixed at a ratio of 1:19 is put into a crucible 23 made of quartz glass, and the copper substrate 9 is fixed to the upper part of the crucible 23. .
Furthermore, the crucible 23 to which the copper substrate 9 was fixed was placed in the container inner cylinder 25 and further installed in an autoclave (pressure vessel) 27.
Then, it heated up to 450 degreeC over 1 hour. The pressure in the autoclave when the temperature was raised to 450 ° C. was about 5 MPa.
After maintaining the temperature for 2 hours, it was cooled for 4 to 5 hours to obtain a silicon composite copper substrate 7a.
It was confirmed that a large amount of yellowish white fibrous material was produced on the crucible 23 side of the copper substrate 9 with which the vaporized raw material 29 was in contact.

得られた銅板の断面を走査型電子顕微鏡で観察すると、銅板の表面に図6(a)、(b)のように、無数のナノワイヤーが観察された。   When the cross section of the obtained copper plate was observed with a scanning electron microscope, innumerable nanowires were observed on the surface of the copper plate as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).

その後、銅基板の表面のナノワイヤーをナイフでこすり落とし、透過型電子顕微鏡で観察し、EDS(エネルギー分散形X線分光)マッピングを行ったところ、図7に示すように、シリコンを含むシェル部と、その中空部分に銅を含むコア部を有するシリコンナノワイヤーが観察された。図7の中央の写真で黒く写っている部分がコア部であり、灰色に写っている部分がシェル部である。   Thereafter, the nanowire on the surface of the copper substrate was scraped with a knife, observed with a transmission electron microscope, and subjected to EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) mapping. As shown in FIG. And the silicon nanowire which has a core part containing copper in the hollow part was observed. In the central photograph of FIG. 7, the black part is the core part, and the gray part is the shell part.

[実施例2〜4、比較例1、2]
オートクレーブ加熱時の温度を変える以外は、実施例1と同様にシリコン複合銅基板を作製した。
その作製結果を以下の表1に示す。
[Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 and 2]
A silicon composite copper substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature during autoclave heating was changed.
The production results are shown in Table 1 below.

ナノワイヤーの生成量は、450℃をピークに低温または高温へなるほど減少し、360℃または550℃では、ナノワイヤーが生成しなかった。   The production amount of nanowires decreased with increasing temperature to a low temperature or a high temperature with a peak at 450 ° C., and no nanowire was produced at 360 ° C. or 550 ° C.

以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

1………シリコンナノワイヤー
3………コア部
5………シェル部
7a、7b………シリコン複合銅基板
9………銅基板
11………塗布膜
13………ナノドット
15………コア部
21………原料溶液
23………るつぼ
25………容器内筒
27………オートクレーブ
29………気化した原料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Silicon nanowire 3 ......... Core part 5 ......... Shell part 7a, 7b ......... Silicon composite copper substrate 9 ......... Copper substrate 11 ......... Coating film 13 ......... Nanodot 15 ......... Core part 21 ... …… Raw material solution 23 ………… Crucible 25 ……… Inner cylinder 27 ……… Autoclave 29 ……… Vaporized raw material

Claims (9)

シリコンを含むシェル部と、
前記シェル部が形成する中空部分に非連続的に存在する、銅を含むコア部と、
を有することを特徴とする中空銅コアシリコンナノワイヤー。
A shell portion containing silicon;
A core part containing copper, which is discontinuously present in the hollow part formed by the shell part;
A hollow copper core silicon nanowire characterized by comprising:
銅基板の少なくとも片面に、請求項1に記載の中空銅コアシリコンナノワイヤーを有し、
前記中空銅コアシリコンナノワイヤーが、前記銅基板上に接続していることを特徴とするシリコン複合銅基板。
At least one side of the copper substrate has the hollow copper core silicon nanowire according to claim 1,
The silicon composite copper substrate, wherein the hollow copper core silicon nanowire is connected to the copper substrate.
銅基板の少なくとも片面に、請求項1に記載の中空銅コアシリコンナノワイヤーを含む塗布膜を有することを特徴とするシリコン複合銅基板。   A silicon composite copper substrate comprising a coating film containing the hollow copper core silicon nanowire according to claim 1 on at least one surface of the copper substrate. 直径が10〜500nmであることを特徴とする請求項1に記載の中空銅コアシリコンナノワイヤー。   The hollow copper core silicon nanowire according to claim 1, wherein the diameter is 10 to 500 nm. 銅基板を、圧力容器中にて、有機シランと有機分散媒を含む雰囲気中で300〜600℃に加熱し、前記銅基板上に中空銅コアシリコンナノワイヤーを形成することを特徴とするシリコン複合銅基板の製造方法。   A silicon composite characterized in that a copper substrate is heated to 300 to 600 ° C. in an atmosphere containing an organic silane and an organic dispersion medium in a pressure vessel to form a hollow copper core silicon nanowire on the copper substrate. A method for producing a copper substrate. 前記有機シランがフェニルシランであり、前記銅基板を380〜500℃に加熱することを特徴とする請求項5に記載のシリコン複合銅基板の製造方法。   6. The method for producing a silicon composite copper substrate according to claim 5, wherein the organic silane is phenyl silane, and the copper substrate is heated to 380 to 500 [deg.] C. 銅基板を、圧力容器中にて、有機シランと有機分散媒を含む雰囲気中で300〜600℃に加熱し、前記銅基板上に中空銅コアシリコンナノワイヤーを形成する工程と、
前記銅基板から、前記中空銅コアシリコンナノワイヤーを分離する工程と、
を具備することを特徴とする中空銅コアシリコンナノワイヤーの製造方法。
Heating the copper substrate to 300-600 ° C. in an atmosphere containing organosilane and an organic dispersion medium in a pressure vessel, and forming a hollow copper core silicon nanowire on the copper substrate;
Separating the hollow copper core silicon nanowire from the copper substrate;
A process for producing hollow copper core silicon nanowires, comprising:
銅基板を、圧力容器中にて、有機シランと有機分散媒を含む雰囲気中で300〜600℃に加熱し、前記銅基板上に中空銅コアシリコンナノワイヤーを形成する工程と、
前記銅基板から、前記中空銅コアシリコンナノワイヤーを分離する工程と、
前記中空銅コアシリコンナノワイヤーをスラリー中に分散する工程と、
前記スラリーを他の銅基板上に塗布する工程と
を具備することを特徴とするシリコン複合銅基板の製造方法。
Heating the copper substrate to 300-600 ° C. in an atmosphere containing organosilane and an organic dispersion medium in a pressure vessel, and forming a hollow copper core silicon nanowire on the copper substrate;
Separating the hollow copper core silicon nanowire from the copper substrate;
Dispersing the hollow copper core silicon nanowires in a slurry;
Applying the slurry onto another copper substrate. A method for producing a silicon composite copper substrate.
請求項2または3に記載のシリコン複合銅基板を負極に用い、さらに正極と非水電解質とを備え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 silicon composite copper substrate according to claim 2 as a negative electrode, and further comprising a positive electrode and a nonaqueous electrolyte.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103878384A (en) * 2014-02-28 2014-06-25 江苏大学 Core-shell structure Cu-based nanowire of composite Ni and Co and preparation method of core-shell structure Cu-based nanowire
CN106601996A (en) * 2017-01-19 2017-04-26 华南理工大学 Multilayer nano-composite electrode for lithium ion battery and preparation method thereof
US9951231B2 (en) 2014-08-28 2018-04-24 E I Du Pont De Nemours And Company Copper-containing conductive pastes and electrodes made therefrom
US10325693B2 (en) 2014-08-28 2019-06-18 E I Du Pont De Nemours And Company Copper-containing conductive pastes and electrodes made therefrom
US10672922B2 (en) 2014-08-28 2020-06-02 Dupont Electronics, Inc. Solar cells with copper electrodes
CN111564616A (en) * 2020-05-16 2020-08-21 西安建筑科技大学 AgNWs @ Si @ GO lithium ion battery cathode material, preparation method thereof and lithium ion battery adopting same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107127335B (en) * 2017-05-18 2019-04-02 山东大学 A kind of preparation method of hud typed carbon-encapsulated iron nanocomposite

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010037184A (en) * 2008-08-05 2010-02-18 Samsung Electronics Co Ltd Nanowire containing silicon-rich oxide and method for producing the same
JP2011219355A (en) * 2010-04-02 2011-11-04 Samsung Electronics Co Ltd Silicon nanowire comprising metal nanoclusters and method of preparing the same
JP2012526364A (en) * 2009-05-07 2012-10-25 アンプリウス、インコーポレイテッド Electrodes containing nanostructures for rechargeable batteries
JP2012528463A (en) * 2009-05-27 2012-11-12 アンプリウス、インコーポレイテッド Core-shell type high-capacity nanowires used for battery electrodes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010037184A (en) * 2008-08-05 2010-02-18 Samsung Electronics Co Ltd Nanowire containing silicon-rich oxide and method for producing the same
JP2012526364A (en) * 2009-05-07 2012-10-25 アンプリウス、インコーポレイテッド Electrodes containing nanostructures for rechargeable batteries
JP2012528463A (en) * 2009-05-27 2012-11-12 アンプリウス、インコーポレイテッド Core-shell type high-capacity nanowires used for battery electrodes
JP2011219355A (en) * 2010-04-02 2011-11-04 Samsung Electronics Co Ltd Silicon nanowire comprising metal nanoclusters and method of preparing the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103878384A (en) * 2014-02-28 2014-06-25 江苏大学 Core-shell structure Cu-based nanowire of composite Ni and Co and preparation method of core-shell structure Cu-based nanowire
US9951231B2 (en) 2014-08-28 2018-04-24 E I Du Pont De Nemours And Company Copper-containing conductive pastes and electrodes made therefrom
US10325693B2 (en) 2014-08-28 2019-06-18 E I Du Pont De Nemours And Company Copper-containing conductive pastes and electrodes made therefrom
US10672922B2 (en) 2014-08-28 2020-06-02 Dupont Electronics, Inc. Solar cells with copper electrodes
CN106601996A (en) * 2017-01-19 2017-04-26 华南理工大学 Multilayer nano-composite electrode for lithium ion battery and preparation method thereof
CN106601996B (en) * 2017-01-19 2023-11-21 华南理工大学 Multilayer nano composite electrode for lithium ion battery and preparation method thereof
CN111564616A (en) * 2020-05-16 2020-08-21 西安建筑科技大学 AgNWs @ Si @ GO lithium ion battery cathode material, preparation method thereof and lithium ion battery adopting same

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