JP2016189294A - リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 - Google Patents
リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016189294A JP2016189294A JP2015069562A JP2015069562A JP2016189294A JP 2016189294 A JP2016189294 A JP 2016189294A JP 2015069562 A JP2015069562 A JP 2015069562A JP 2015069562 A JP2015069562 A JP 2015069562A JP 2016189294 A JP2016189294 A JP 2016189294A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- negative electrode
- electrode active
- ion secondary
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【解決手段】 SiまたはSi合金と、炭素質物または炭素質物と黒鉛とを、含んでなるリチウムイオン2次電池用負極活物質において、該SiまたはSi合金の平均粒径(D50)が0.01〜6μmであり、該負極活物質がEDOTまたはヒドロキシメチルEDOTから選択される少なくとも1つのモノマーが0.1〜10重量部含有されているリチウムイオン2次電池用負極活物質;又はSiまたはSi合金と、炭素質物または炭素質物と黒鉛とを、含んでなるリチウムイオン2次電池用負極活物質において、該SiまたはSi合金の平均粒径がD50が0.01〜6μmであり、該炭素質物が、遷移金属、周期表13族、15族元素の群から選択される少なくとも1つの元素とリチウムとの複合酸化物であるリチウム化合物と複合化され、該負極活物質がEDOTまたはヒドロキシメチルEDOTから選択される少なくとも1つのモノマーが0.1〜10重量部含有されているリチウムイオン2次電池用負極活物質およびそれらの製造方法を提供する。
【選択図】 なし
Description
平均粒子径D50が7μmのケミカルグレードの金属Si(純度3N)をエタノールに20重量%混合し、直径0.3mmのジルコニアビーズを用いた微粉砕湿式ビーズミルを5時間、直径0.03mmのジルコニアビーズを用いた超微粉砕湿式ビーズミルを5時間行い、平均粒子径D50が0.3μm、乾燥時のBET表面積が100m2/gの超微粒子Siスラリーを得た。
得られた負極活物質を80.0重量%(固形分全量中の含有量。以下同じ。)に対して、導電助剤としてアセチレンブラック5重量%と、バインダとしてポリイミドバインダー15.0重量%を混合して負極合剤含有スラリーを調製した。
評価用ハーフセルは、グローブボックス中でスクリューセルに上記負極、24mmφのポリプロピレン製セパレータ、21mmφのガラスフィルター、18mmφで厚み0.2mmの金属リチウムおよびその基材のステンレス箔を、各々、電解液にディップしたのち、この順に積層し、最後に蓋をねじ込み作製した。電解液はエチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比1対1の混合溶媒とし、LiPF6を1.2mol/Lの濃度になるように溶解させ、これにフルオロエチレンカーボネートを2体積%添加したものを使用した。評価用セルは、さらにシリカゲルを入れた密閉ガラス容器に入れて、シリコンゴムの蓋を通した電極を充放電装置に接続した。
評価用ハーフセルは25℃の恒温室にて、サイクル試験した。充電は、2mAの定電流で0.01Vまで充電後、0.01Vの定電圧で電流値が0.2mAになるまで行った。また放電は、2mAの定電流で1.5Vの電圧値まで行った。放電容量と初期充放電効率は、初回充放電試験の結果とした。
「電極変位評価用セルによる過膨張測定」
負極電極の膨張変位を測定する電極変位セルを用いて過膨張量を測定した。下部に正極、上部に負極とし、負極電極上部にピストン状の支柱をバネで固定することで電極の膨張変位が支柱に伝わる構造とした。また、正極電極と負極電極の間に硬質状のガラスフィルターを挿入し、固定することで負極側の膨張変位のみを測定した。さらに支柱の表面にレーザー変位計を設置することで、電極の膨張変位の測定を可能とした。レーザー変位計は、一般に市販されている変位計を用いた。変位量のデータは、データーロガーに接続し、データ記録を行った。
実施例1で添加したモノマーをヒドロキシメチルEDOT(HM−EDOT)とし、5重量部添加した。添加方法は、エタノールの溶剤にヒドロキシメチルEDOTを所定濃度に希釈し、希釈液に得られたモノマー添加した負極活物質を浸漬し、110℃で乾燥して添加を行った。その後、実施例1と同様に、リチウムイオン2次電池を作製し、評価を行った。
実施例1で得られた同様の作製方法でSi量50重量部の負極活物質を用いて、リチウムイオン2次電池用負極を作製する際に、モノマーであるEDOTを5重量部添加し、リチウムイオン2次電池用負極を作製した。作製方法は、得られた負極活物質を75.0重量%(固形分全量中の含有量。以下同じ。)に対して、EDOTを5.0重量%、導電助剤としてアセチレンブラック5重量%と、バインダとしてポリイミドバインダー15.0重量%を混合して負極合剤含有スラリーを調製した。
実施例3で得られた負極活物質(Si量50重量部)を用いて、リチウムイオン2次電池用負極を作製する際に、モノマーであるヒドロキシメチルEDOTを5重量部添加し、実施例3と同様にリチウムイオン2次電池用負極を作製し、評価を行った。
リン酸リチウム(Li3PO4、純度3N)の凝集塊をニューパワーミル(バッチ式カッターミル)により20秒粉砕後、エタノールに20重量%混合し、直径0.3mmのジルコニアビーズを用いた微粉砕湿式ビーズミルを10時間行い、平均粒子径D50が0.05μmの超微粒子リン酸リチウムのスラリーを得た。
実施例5で得られた負極活物質にモノマーであるヒドロキシメチルEDOTを5重量部添加し、リチウムイオン2次電池を実施例1のように作製し、評価を行った。
実施例5で得られた負極活物質を用いて、リチウムイオン2次電池用負極を作製する際に、モノマーであるEDOTをそれぞれ1重量部、3重量部、5重量部添加し、リチウムイオン2次電池用負極を作製した。その後、実施例1と同様の評価を行った。
実施例5で得られた負極活物質を用いて、リチウムイオン2次電池用負極を作製する際に、モノマーであるヒドロキシメチルEDOTをそれぞれ1重量部、3重量部、5重量部添加し、リチウムイオン2次電池用負極を作製した。その後、実施例1と同様の評価を行った。
実施例1で得られた同様の作製方法で、Si量40重量部の負極活物質をそのまま用いて、リチウムイオン2次電池用負極を作製し、評価を行った。
Claims (12)
- SiまたはSi合金と、炭素質物または炭素質物と黒鉛とを、含んでなるリチウムイオン2次電池用負極活物質において、該SiまたはSi合金の平均粒径(D50)が0.01〜6μmであり、該負極活物質がEDOTまたはヒドロキシメチルEDOTから選択される少なくとも1つのモノマーが0.1〜10重量部含有されていることを特徴とするリチウムイオン2次電池用負極活物質。
- 前記負極活物質が、形状が丸みを帯びた平均粒径D50が1〜40μmの複合粒子であり、前記SiまたはSi合金の平均粒径が該負極活物質の平均粒径の1/5以下であり、前記モノマーが、少なくとも活物質表面を覆っ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2次電池用負極活物質。
- 前記SiまたはSi合金が、炭素質物と共に0.2μm以下の厚みの黒鉛薄層の間に挟まった構造であり、その構造が積層および/または網目状に広がっており、該黒鉛薄層が活物質粒子の表面付近で湾曲して活物質粒子を覆っており、最外層の表面に前記モノマーが含有されていることを特徴とする請求項1または2に記載のリチウムイオン2次電池用負極活物質。
- 前記SiまたはSi合金の含有量が10〜80重量部、前記炭素質物の含有量が5〜90重量部から構成される前記負極活物質に、前記モノマーが0.1〜10重量部含有または、活物質表面を覆っていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン2次電池用負極活物質。
- SiまたはSi合金と、炭素質物または炭素質物と黒鉛とを、含んでなるリチウムイオン2次電池用負極活物質において、該SiまたはSi合金の平均粒径がD50が0.01〜6μmであり、該炭素質物が、遷移金属、周期表13族、15族元素の群から選択される少なくとも1つの元素とリチウムとの複合酸化物であるリチウム化合物と複合化され、該負極活物質がEDOTまたはヒドロキシメチルEDOTから選択される少なくとも1つのモノマーが0.1〜10重量部含有されていることを特徴とするリチウムイオン2次電池用負極活物質。
- 前記負極活物質が、形状が丸みを帯びた平均粒径D50が1〜40μmの複合粒子であり、前記SiまたはSi合金の平均粒径が該負極活物質の平均粒径の1/5以下であり、前記リチウム化合物と複合化している炭素質物及び、前記モノマーが、少なくとも活物質表面を覆っていることを特徴とする請求項5に記載のリチウムイオン2次電池用負極活物質。
- 前記SiまたはSi合金が、前記リチウム化合物と複合化している炭素質物と共に0.2μm以下の厚みの黒鉛薄層の間に挟まった構造であり、その構造が積層および/または網目状に広がっており、該黒鉛薄層が活物質粒子の表面付近で湾曲して活物質粒子を覆っており、最外層の表面に前記前記リチウム化合物及び、モノマーが含有されていることを特徴とする請求項5または6に記載のリチウムイオン2次電池用負極活物質。
- 前記SiまたはSi合金の含有量が10〜80重量部、前記炭素質物の含有量が0.5〜65重量部から構成される前記負極活物質に、前記モノマーが0.1〜10重量部含有または、活物質表面を覆っていることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載のリチウムイオン2次電池用負極活物質。
- 比表面積が0.5〜50m2/gであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のリチウムイオン2次電池用負極活物質。
- SiまたはSi合金、炭素前駆体または炭素前駆体と黒鉛を原料とし、これらを混合する工程と、造粒・圧密化する工程と、粉砕および球形化処理して形状が丸みを帯びた複合粒子を形成する工程と、該複合粒子を不活性ガス雰囲気中で焼成する工程後、EDOTまたはヒドロキシメチルEDOTから選択される少なくとも1つのモノマーを0.1〜10重量部該複合粒子に添加することを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン2次電池用負極活物質の製造方法。
- SiまたはSi合金、および遷移金属、周期表13族、15族元素の群から選択される少なくとも1つの元素とリチウムとの複合酸化物、さらに必要に応じて黒鉛を混合する工程と、造粒・圧密化する工程と、粉砕および球形化処理して形状が丸みを帯びた複合粒子を形成する工程と、該複合粒子を不活性ガス雰囲気中で焼成する工程後、EDOTまたはヒドロキシメチルEDOTから選択される少なくとも1つのモノマーを0.1〜10重量部該複合粒子に添加することを特徴とする請求項5に記載のリチウムイオン2次電池用負極活物質の製造方法。
- 前記モノマーを添加した負極活物質を大気中で加熱乾燥する工程の温度が、100℃以下であることを特徴とする請求項10〜11のいずれか1項に記載のリチウムイオン2次電池用負極活物質の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015069562A JP6705122B2 (ja) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015069562A JP6705122B2 (ja) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016189294A true JP2016189294A (ja) | 2016-11-04 |
JP6705122B2 JP6705122B2 (ja) | 2020-06-03 |
Family
ID=57239866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015069562A Active JP6705122B2 (ja) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6705122B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019021571A (ja) * | 2017-07-20 | 2019-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池用負極活物質 |
CN110832681A (zh) * | 2017-02-27 | 2020-02-21 | 西北大学 | 通过共形石墨烯分散液产生的纳米结构化锂离子电池电极复合材料 |
CN112201486A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-08 | 福州大学 | 一种聚3,4-乙撑二氧噻吩/石墨毡柔性电极材料的制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014187007A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-10-02 | Connexx Systems株式会社 | リチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法 |
-
2015
- 2015-03-30 JP JP2015069562A patent/JP6705122B2/ja active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014187007A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-10-02 | Connexx Systems株式会社 | リチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110832681A (zh) * | 2017-02-27 | 2020-02-21 | 西北大学 | 通过共形石墨烯分散液产生的纳米结构化锂离子电池电极复合材料 |
JP2020508541A (ja) * | 2017-02-27 | 2020-03-19 | ノースウェスタン ユニヴァーシティNorthwestern University | コンフォーマルグラフェン分散によるナノ構造リチウムイオンバッテリ電極複合材料 |
EP3586388A4 (en) * | 2017-02-27 | 2020-12-23 | Northwestern University | NANOSTRUCTURED ELECTRODE COMPOSITE MATERIALS FOR LITHIUM-ION BATTERY VIA CONFORMAL GRAPH DISPERSION |
US11088392B2 (en) | 2017-02-27 | 2021-08-10 | Northwestern University | Nanostructured lithium-ion battery electrode composite materials via conformal graphene dispersion |
CN110832681B (zh) * | 2017-02-27 | 2023-03-03 | 西北大学 | 通过共形石墨烯分散液产生的纳米结构化锂离子电池电极复合材料 |
JP7262392B2 (ja) | 2017-02-27 | 2023-04-21 | ノースウェスタン ユニヴァーシティ | コンフォーマルグラフェン分散によるナノ構造リチウムイオンバッテリ電極複合材料 |
US11876168B2 (en) | 2017-02-27 | 2024-01-16 | Northwestern University | Nanostructured lithium-ion battery electrode composite materials via conformal graphene dispersion |
JP2019021571A (ja) * | 2017-07-20 | 2019-02-07 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池用負極活物質 |
CN112201486A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-08 | 福州大学 | 一种聚3,4-乙撑二氧噻吩/石墨毡柔性电极材料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6705122B2 (ja) | 2020-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6572551B2 (ja) | リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 | |
KR102324577B1 (ko) | 리튬 이온 2 차 전지용 부극 활물질 및 그 제조 방법 | |
JP6432519B2 (ja) | 非水系二次電池負極用炭素材、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池 | |
JP6334195B2 (ja) | リチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法 | |
JP5701854B2 (ja) | 電極活物質用複合体及びこれを含む二次電池 | |
JP5678414B2 (ja) | 黒鉛負極材料及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池 | |
JP6617403B2 (ja) | リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 | |
JP6759527B2 (ja) | リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 | |
JP7480284B2 (ja) | 球状化カーボン系負極活物質、その製造方法、それを含む負極、及びリチウム二次電池 | |
WO2015146864A1 (ja) | リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 | |
JP6318758B2 (ja) | 非水系二次電池用炭素材、及び、非水系二次電池 | |
JP2018029049A (ja) | シリコン系リチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法 | |
JP6451071B2 (ja) | リチウムイオン2次電池用カーボンシリコン系負極活物質およびその製造方法 | |
JP2017134937A (ja) | リチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法 | |
JP6746906B2 (ja) | シリコン系粒子およびそれを含むリチウムイオン二次電池用負極活物質並びにそれらの製造方法 | |
JP2019175851A (ja) | リチウムイオン二次電池用負極活物質及びその製造方法 | |
JP2017183113A (ja) | リチウムイオン二次電池用複合活物質およびその製造方法 | |
JP6739142B2 (ja) | リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 | |
JP2018170247A (ja) | リチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法 | |
JP6379565B2 (ja) | 非水系二次電池負極用炭素材、及び、非水系二次電池 | |
JP6705122B2 (ja) | リチウムイオン2次電池用負極活物質およびその製造方法 | |
JP6492407B2 (ja) | 非水系二次電池負極用炭素材、及び、非水系二次電池 | |
WO2024117146A1 (ja) | 固体電解質、正極用固体電解質、複合体、蓄電素子用正極及び蓄電素子 | |
JP7498267B2 (ja) | 球状化カーボン系負極活物質、その製造方法、それを含む負極、及びリチウム二次電池 | |
JP2017168376A (ja) | リチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180219 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190305 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190423 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191001 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191122 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200414 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200427 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6705122 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |