JP2019164961A - Alloy, negative electrode active material, negative electrode, and non-aqueous electrolyte storage element - Google Patents

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慎之介 市川
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Abstract

To provide a negative electrode active material capable of improving a capacity retention rate in a charge and discharge cycle of a nonaqueous electrolyte storage element, and a negative electrode and a nonaqueous electrolyte storage element including the same.SOLUTION: The negative electrode active material, containing a transition metal element and bismuth, is a negative electrode active material containing an alloy having a crystal structure attributable to a space group P63/mmc, Fm-3m, or Pnma. The negative electrode contains the same. The nonaqueous electrolyte storage element includes the same.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、合金、負極活物質、負極及び非水電解質蓄電素子に関する。   The present invention relates to an alloy, a negative electrode active material, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte storage element.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。今後非水電解質蓄電素子は、電気自動車(EV)の電源等の用途に向けてよりいっそうの高容量化が要求される。   Nonaqueous electrolyte secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles and the like because of their high energy density. The nonaqueous electrolyte secondary battery generally has a pair of electrodes electrically isolated by a separator and a nonaqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between the electrodes. It is comprised so that it may charge / discharge. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are widely used as nonaqueous electrolyte storage elements other than nonaqueous electrolyte secondary batteries. In the future, non-aqueous electrolyte storage elements will be required to have higher capacities for applications such as electric vehicles (EV) power supplies.

従来、非水電解質蓄電素子の負極に含まれる活物質としては、黒鉛等の炭素材料等が用いられており、非水電解質蓄電素子の大容量化等のために高容量を発現する活物質の開発が進められている。例えば、ビスマスは、リチウムがビスマスに対して3モル分の挿入及び脱離が可能な高容量負極活物質として知られている。また、従来技術においては、負極活物質としてビスマスを用いて充放電測定が実施されたことが開示されている(非特許文献1参照)。   Conventionally, as the active material contained in the negative electrode of the nonaqueous electrolyte storage element, a carbon material such as graphite has been used, and an active material that exhibits a high capacity for increasing the capacity of the nonaqueous electrolyte storage element is used. Development is underway. For example, bismuth is known as a high-capacity negative electrode active material capable of inserting and desorbing 3 moles of lithium from bismuth. Moreover, in the prior art, it is disclosed that charge / discharge measurement was implemented using bismuth as a negative electrode active material (refer nonpatent literature 1).

C.Park et al,Journal of Power Sources,2009,186,206−210C. Park et al, Journal of Power Sources, 2009, 186, 206-210

しかしながら、上記従来技術においては、良好なサイクル性能を得るために負極活物質をナノ粒子化しなければならず、改善の余地がある。今後、ビスマスを負極活物質として用いた非水電解質蓄電素子においても、より充放電サイクルにおける容量維持率の高い非水電解質蓄電素子が求められている。   However, in the above prior art, the negative electrode active material must be made into nanoparticles in order to obtain good cycle performance, and there is room for improvement. In the future, non-aqueous electrolyte electricity storage elements using bismuth as a negative electrode active material are required to have higher capacity retention ratios in charge / discharge cycles.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる合金、負極活物質、この負極活物質を有する負極及び非水電解質蓄電素子を提供することである。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and the object thereof is to have an alloy, a negative electrode active material, and this negative electrode active material that can improve the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element. It is to provide a negative electrode and a non-aqueous electrolyte electricity storage device.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm−3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する負極活物質である。   The negative electrode active material according to one embodiment of the present invention made to solve the above problems includes a transition metal element and bismuth, and has a crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma. It is a negative electrode active material containing the alloy which has.

本発明の他の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、結晶質である合金であって、放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下である合金を含有する負極活物質である。 A negative electrode active material according to another embodiment of the present invention is an alloy that includes a transition metal element and bismuth and is crystalline, and is 0.7 to 0.9 V (vs) derived from the alloy during discharge. and electricity a of .Li / Li +), the ratio of electricity B of 0.0~2.0V derived from the alloy at the time of discharge (vs.Li/Li +) (a / B ) is less than 60% It is a negative electrode active material containing the alloy which is.

本発明の他の一態様に係る負極は、上記負極活物質を含有する。   A negative electrode according to another embodiment of the present invention contains the negative electrode active material.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、上記負極を備える。   A nonaqueous electrolyte storage element according to another embodiment of the present invention includes the negative electrode.

本発明の他の一態様に係る合金は、ニッケルと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc又は空間群Fm−3mに帰属可能であり、上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で2:1〜9:1である合金である。   The alloy according to another embodiment of the present invention includes nickel and bismuth and can be assigned to space group P63 / mmc or space group Fm-3m, and the content ratio of the nickel and the bismuth is atomic ratio. It is an alloy that is 2: 1 to 9: 1.

本発明によれば、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる負極活物質、この負極活物質を有する負極及び非水電解質蓄電素子、並びに非水電解質の負極活物質に用いた場合に、この非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる合金を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it uses for the negative electrode active material which can improve the capacity | capacitance maintenance factor in the charging / discharging cycle of a nonaqueous electrolyte electrical storage element, the negative electrode and nonaqueous electrolyte electrical storage element which have this negative electrode active material, and the negative electrode active material of a nonaqueous electrolyte In this case, it is possible to provide an alloy capable of improving the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element.

本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the electrical storage apparatus comprised by gathering together the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例2〜3、5〜9の合金のX線回折図である。It is an X-ray diffraction pattern of the alloys of Examples 2-3 and 5-9. 実施例1の合金の充放電サイクル前後のX線回折図である。2 is an X-ray diffraction pattern before and after a charge / discharge cycle of the alloy of Example 1. FIG. 実施例9の合金の充放電サイクル前後のX線回折図である。It is an X-ray diffraction pattern before and after the charge / discharge cycle of the alloy of Example 9.

本発明の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm−3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する負極活物質である。当該負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、上記結晶構造を有する合金を含有するため、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる。この理由は定かではないが、当該負極活物質が含有する合金が遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm−3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有することで、ナノ粒子とせずとも、可逆的にリチウムの合金化・脱合金化反応が進行することによると推測される。   A negative electrode active material according to one embodiment of the present invention is a negative electrode active material containing an alloy including a transition metal element and bismuth and having a crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma. is there. Since the negative electrode active material contains a transition metal element and bismuth and contains an alloy having the above crystal structure, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be improved. The reason for this is not clear, but the alloy containing the negative electrode active material contains a transition metal element and bismuth, and has a crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma. It is presumed that the lithium alloying / dealloying reaction proceeds reversibly without using nanoparticles.

上記遷移金属元素としては、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金及び金を除く周期表の第3族〜第11族の元素が好ましい。遷移金属元素が、上記元素であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。この理由としては定かではないが、これらの遷移金属元素は、リチウムと合金化し難く、負極として動作しない金属元素であることによると推測される。すなわち、上記合金が遷移金属元素を含有することで、充放電に伴うリチウム原子の脱離及び挿入の際、結晶構造への負荷が低減され、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率の低下が抑えられると推測される。また、これらの遷移金属元素の中でも、クロム、ニッケル、銅は不燃性であり、ビスマスとの合金も不燃性となるため、安全性を向上させることができる。   As the transition metal element, elements of Group 3 to Group 11 of the periodic table excluding rhodium, palladium, silver, iridium, platinum and gold are preferable. When the transition metal element is the above element, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved. Although this reason is not certain, it is presumed that these transition metal elements are metal elements that are difficult to alloy with lithium and do not operate as a negative electrode. That is, when the above alloy contains a transition metal element, the load on the crystal structure is reduced when lithium atoms are desorbed and inserted during charge / discharge, and the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element is reduced. It is estimated that the decrease in Among these transition metal elements, chromium, nickel, and copper are incombustible, and an alloy with bismuth is also incombustible, so that safety can be improved.

上記遷移金属元素としては、ニッケルが好ましい。遷移金属元素が、ニッケルであることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できるとともに、ビスマスとの合金が不燃性となるため安全性をより高めることができる。   The transition metal element is preferably nickel. When the transition metal element is nickel, the capacity retention ratio in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved, and the safety of the alloy with bismuth becomes nonflammable.

上記合金の上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合としては、原子比で1:1〜9:1であることが好ましい。上記合金の上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。   The content ratio of the nickel and bismuth in the alloy is preferably 1: 1 to 9: 1 by atomic ratio. The capacity | capacitance maintenance factor in the charging / discharging cycle of a nonaqueous electrolyte electrical storage element can be improved more because the content rate of the said nickel of the said alloy and the said bismuth is the said range.

上記結晶構造が空間群P63/mmcに帰属可能であり、格子定数としては、3.9Å≦a≦4.3Å、5.1Å≦c≦5.6Åであることが好ましい。上記結晶構造が空間群P63/mmcに帰属可能である場合における格子定数が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。なお、1Å=0.1nm=10−10mである。 The crystal structure can be assigned to the space group P63 / mmc, and the lattice constant is preferably 3.9. ≦ a ≦ 4.3Å and 5.1Å ≦ c ≦ 5.6Å. When the crystal structure can be assigned to the space group P63 / mmc, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved by the lattice constant being in the above range. Note that 1Å = 0.1 nm = 10 −10 m.

上記結晶構造が空間群Fm−3mに帰属可能であり、格子定数としては、3.4Å≦a≦3.8Åであることが好ましい。上記結晶構造が空間群Fm−3mに帰属可能である場合における格子定数が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。   The crystal structure can be assigned to the space group Fm-3m, and the lattice constant is preferably 3.4Å ≦ a ≦ 3.8Å. When the above-mentioned crystal structure can be assigned to the space group Fm-3m, the capacity constant in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved because the lattice constant is in the above range.

本発明の他の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、結晶質である合金であって、放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下である合金を含有する負極活物質である。上記合金における電気量Aと電気量Bの比(A/B)が上記範囲であることによって、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる。この理由は定かではないが、上記合金において、遷移金属とビスマスが固溶し、遷移金属が、ビスマスの第一近接または第二近接等、ビスマスの電子状態に影響を与え得る位置に配置されていることにより、上記合金におけるビスマスの電子状態が適切なものとなるため、充放電サイクルにおける容量維持率がより向上し、充放電効率が向上するものと推測される。 A negative electrode active material according to another embodiment of the present invention is an alloy that includes a transition metal element and bismuth and is crystalline, and is 0.7 to 0.9 V (vs) derived from the alloy during discharge. and electricity a of .Li / Li +), the ratio of electricity B of 0.0~2.0V derived from the alloy at the time of discharge (vs.Li/Li +) (a / B ) is less than 60% It is a negative electrode active material containing the alloy which is. When the ratio (A / B) of the amount of electricity A and the amount of electricity B in the alloy is in the above range, the capacity retention rate and the charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be improved. The reason for this is not clear, but in the above alloy, the transition metal and bismuth are in solid solution, and the transition metal is disposed at a position that can affect the electronic state of bismuth, such as the first proximity or the second proximity of bismuth. Therefore, the electronic state of bismuth in the alloy becomes appropriate, so that the capacity maintenance rate in the charge / discharge cycle is further improved, and the charge / discharge efficiency is estimated to be improved.

本発明の他の一態様に係る負極は、当該負極活物質を含有する負極である。従って、当該負極は、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる。   The negative electrode according to another embodiment of the present invention is a negative electrode containing the negative electrode active material. Therefore, the said negative electrode can improve the capacity | capacitance maintenance factor in the charging / discharging cycle of a nonaqueous electrolyte electrical storage element.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、当該負極を備える。従って、当該非水電解質蓄電素子は、充放電サイクルにおける容量維持率が優れる。   A nonaqueous electrolyte storage element according to another embodiment of the present invention includes the negative electrode. Therefore, the nonaqueous electrolyte electricity storage element has an excellent capacity retention rate in the charge / discharge cycle.

本発明の他の一態様に係る合金は、ニッケルと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc又は空間群Fm−3mに帰属可能であり、上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で2:1〜9:1である合金である。当該合金を非水電解質蓄電素子の負極活物質に用いた場合、この非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる。   The alloy according to another embodiment of the present invention includes nickel and bismuth and can be assigned to space group P63 / mmc or space group Fm-3m, and the content ratio of the nickel and the bismuth is atomic ratio. It is an alloy that is 2: 1 to 9: 1. When the alloy is used as the negative electrode active material of the nonaqueous electrolyte storage element, the capacity retention rate and charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be improved.

以下、本発明の一実施形態に係る合金、負極活物質、負極、非水電解質蓄電素子について、詳説する。   Hereinafter, an alloy, a negative electrode active material, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

<負極活物質>
本発明の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm−3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する負極活物質(以下、「負極活物質」ともいう。)である。当該負極活物質は、上記合金を含有するため、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる。
<Negative electrode active material>
A negative electrode active material according to one embodiment of the present invention includes a transition metal element and bismuth, and a negative electrode active material containing an alloy having a crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma ( Hereinafter, it is also referred to as “negative electrode active material”. Since the said negative electrode active material contains the said alloy, the capacity | capacitance maintenance factor in the charging / discharging cycle of a nonaqueous electrolyte electrical storage element can be improved.

(遷移金属元素)
上記遷移金属元素としては、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金及び金を除く周期表の第3族〜第11族の元素が好ましい。負極活物質が含有する合金が含む遷移金属元素として、これらの元素を用いることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を高めることができる。これらの遷移金属元素は、リチウムと合金化し難く、負極として動作しない金属元素であることで、充放電に伴うリチウム原子の脱離及び挿入の際、結晶構造への負荷が低減され、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率の低下が抑えられると推測される。
(Transition metal element)
As the transition metal element, elements of Group 3 to Group 11 of the periodic table excluding rhodium, palladium, silver, iridium, platinum and gold are preferable. By using these elements as transition metal elements contained in the alloy contained in the negative electrode active material, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be increased. These transition metal elements are not easily alloyed with lithium and do not operate as a negative electrode, so that the load on the crystal structure is reduced when lithium atoms are desorbed and inserted due to charge and discharge, and the nonaqueous electrolyte It is presumed that a decrease in capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the storage element can be suppressed.

上記遷移金属元素の中では、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を高める観点から、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、モリブデン(Mo)がより好ましい。また、上記容量維持率を高めるとともに、合金化することでビスマスの燃性を抑制して安全性を向上させる観点から、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、クロム(Cr)がさらに好ましく、ニッケル(Ni)が特に好ましい。   Among the above transition metal elements, nickel (Ni), copper (Cu), titanium (Ti), chromium (Cr), zirconium (Zr) from the viewpoint of increasing the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element. Iron (Fe) and molybdenum (Mo) are more preferable. Further, nickel (Ni), copper (Cu), and chromium (Cr) are more preferable from the viewpoint of improving the capacity retention ratio and suppressing bismuth flammability by alloying to improve safety. (Ni) is particularly preferred.

上記合金において、放電時における合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)の上限としては、70%が好ましく、60%がより好ましく、50%が好ましいこともある。放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上でき、充放電サイクルにおける充放電効率を優れたものとすることができる。上記比(A/B)の下限としては、特に限定されないが、10%が好ましく、20%が好ましいこともある。
ここで、放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量A及び0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bは、以下の方法によって測定される値である。まず、上記合金を含む作用極(負極)と金属Li対極を備えた非水電解質蓄電素子を組み立て、合金の質量に対して50mA/gの電流で0.0V(vs.Li/Li)まで充電し、3時間の定電位充電を行う。10分間の休止の後、合金の質量に対して50mA/gの電流で2.0V(vs.Li/Li)まで放電し、0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の範囲での放電容量から電気量Bを、0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の範囲での放電容量から電気量Aを算出する。なお、上記作用極が、上記合金以外に0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の範囲で容量を発現する物質を含む場合、その物質に起因する放電容量を減じることによって、電気量A及び電気量Bを算出する。本明細書において、上記合金は負極活物質として作用するものであり、負極活物質にリチウムイオン等が吸蔵される還元反応を「充電」、負極活物質からリチウムイオン等が放出される酸化反応を「放電」という。
In the above alloy, an electric quantity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge and 0.0 to 2.0 V (vs. The upper limit of the ratio (A / B) of Li / Li + ) to the amount of electricity B is preferably 70%, more preferably 60%, and sometimes 50%. Electric quantity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge, and 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li from the alloy at the time of discharge) + ) The ratio (A / B) of the amount of electricity to B (A / B) is in the above range, whereby the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved, and the charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle is excellent. Can be. Although it does not specifically limit as a minimum of the said ratio (A / B), 10% is preferable and 20% may be preferable.
Here, the electric quantity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) and the electric quantity B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge. Is a value measured by the following method. First, a nonaqueous electrolyte storage element including a working electrode (negative electrode) containing the above alloy and a metal Li counter electrode is assembled, and the current is 50 mA / g up to 0.0 V (vs. Li / Li + ) with respect to the mass of the alloy. Charge and perform constant potential charging for 3 hours. After a 10-minute pause, the alloy was discharged to 2.0 V (vs. Li / Li + ) at a current of 50 mA / g with respect to the mass of the alloy, and 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ). The amount of electricity B is calculated from the discharge capacity in the range, and the amount of electricity A is calculated from the discharge capacity in the range of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ). In addition, when the working electrode contains a substance that expresses a capacity in the range of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) in addition to the alloy, by reducing the discharge capacity due to the substance, The amount of electricity A and the amount of electricity B are calculated. In the present specification, the alloy acts as a negative electrode active material, and “recharges” a reduction reaction in which lithium ions and the like are occluded in the negative electrode active material, and an oxidation reaction in which lithium ions and the like are released from the negative electrode active material. This is called “discharge”.

放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる理由は定かではないが、次のように考えられる。合金の反応電位は、酸化還元反応に寄与するビスマスの電子状態と相関があると考えられることから、放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)は、ビスマスの電子状態に対応して変化する。上記合金において、遷移金属とビスマスが固溶し、遷移金属が、ビスマスの第一近接または第二近接等、ビスマスの電子状態に影響を与え得る位置に配置されていることにより、上記合金におけるビスマスの電子状態が適切なものとなるため、充放電サイクルにおける容量維持率がより向上し、充放電効率が向上するものと推測される。 Electric quantity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge, and 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li from the alloy at the time of discharge) The reason why the capacity retention rate and the charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be improved by the ratio (A / B) of + ) to the electric quantity B being in the above range is not clear, It seems like. Since the reaction potential of the alloy is considered to have a correlation with the electronic state of bismuth contributing to the oxidation-reduction reaction, 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge The ratio (A / B) between the amount of electricity A and the amount of electricity B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the above alloy at the time of discharge corresponds to the electronic state of bismuth. Change. In the alloy, the transition metal and bismuth are in solid solution, and the transition metal is disposed at a position that can affect the electronic state of bismuth, such as the first proximity or the second proximity of bismuth. Therefore, it is presumed that the capacity maintenance rate in the charge / discharge cycle is further improved, and the charge / discharge efficiency is improved.

(空間群P63/mmc)
空間群P63/mmcに帰属可能な結晶構造とは、X線回折図において、空間群P63/mmcに帰属可能なピークを有することをいう。
(Space group P63 / mmc)
The crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc means that it has a peak that can be assigned to the space group P63 / mmc in the X-ray diffraction pattern.

上記結晶構造が空間群P63/mmcに帰属可能な場合の格子定数の下限としては、a=3.9Å、c=5.1Åが好ましく、a=4.0Å、c=5.2Åがより好ましい。また、この上限としては、a=4.3Å、c=5.6Åが好ましく、a=4.2Å、c=5.5Åがより好ましい。上記格子定数が上記範囲であることで、当該負極活物質を用いた非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。   When the crystal structure can be assigned to the space group P63 / mmc, the lower limit of the lattice constant is preferably a = 3.9Å and c = 5.1Å, more preferably a = 4.0Å and c = 5.2Å. . Moreover, as this upper limit, a = 4.3? And c = 5.6? Are preferable, and a = 4.2? And c = 5.5? Are more preferable. When the lattice constant is in the above range, the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element using the negative electrode active material can be further increased.

上記空間群P63/mmcに帰属可能な結晶構造を有する合金としては、例えばNiBi、NiBi、NiBi、NiBi、MnBi等が挙げられる。 Examples of the alloy having a crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc include NiBi, Ni 2 Bi, Ni 4 Bi, Ni 5 Bi, and MnBi.

また、上記合金としては、CuZn、NiTi、NiZr、CrTi、及びCrZrのうちのいずれかと、Biとで構成され、かつBiの含有割合が原子比で20%未満である合金であって、空間群P63/mmcに帰属可能な結晶構造を有する合金も非水電解質蓄電素子の容量維持率を高める観点から用いることができる。 The alloy is composed of any one of Cu 4 Zn, Ni 3 Ti, Ni 3 Zr, Cr 2 Ti, and Cr 2 Zr and Bi, and the Bi content is 20% in terms of atomic ratio. An alloy having a crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc can also be used from the viewpoint of increasing the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element.

(空間群Fm−3m)
空間群Fm−3mに帰属可能な結晶構造とは、X線回折図において、空間群Fm−3mに帰属可能なピークを有することをいう。なお、空間群「Fm−3m」における「−3」は3回回反軸の対象要素を表し、本来「3」の上にバー「−」を付して表記する。
(Space group Fm-3m)
The crystal structure that can be assigned to the space group Fm-3m means that it has a peak that can be assigned to the space group Fm-3m in the X-ray diffraction pattern. Note that “−3” in the space group “Fm−3m” represents the target element of the third anti-axis, and is originally described by adding a bar “−” on “3”.

上記結晶構造が空間群Fm−3mに帰属可能な場合の格子定数の下限としては、a=3.4Åが好ましく、a=3.5Åがより好ましい。また、この上限としては、a=3.8Åが好ましく、a=3.7Åがより好ましい。上記格子定数が上記範囲であることで、当該負極活物質を用いた非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。   The lower limit of the lattice constant when the crystal structure can be assigned to the space group Fm-3m is preferably a = 3.4a, and more preferably a = 3.5Å. Moreover, as this upper limit, a = 3.8? Is preferable, and a = 3.7? Is more preferable. When the lattice constant is in the above range, the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element using the negative electrode active material can be further increased.

上記空間群Fm−3mに帰属可能な結晶構造を有する合金としては、例えばNiBi、NiBi、NiBi、NiBi、MnNiBi等が挙げられる。 Examples of the alloy having a crystal structure that can be assigned to the space group Fm-3m include Ni 6 Bi, Ni 7 Bi, Ni 8 Bi, Ni 9 Bi, Mn 5 Ni 2 Bi 4, and the like.

また、上記合金としては、Ni、Cu、FeNi、NiCu、CuNiZn、CrNi、CuZn、FeCu、CuMo及び、Cu3.8Niのうちのいずれかと、Biとで構成され、かつBiの含有割合が原子比で20%未満である合金であって、空間群Fm−3mに帰属可能な結晶構造を有する合金も非水電解質蓄電素子の容量維持率を高める観点から用いることができる。 Further, as the alloy, Ni, Cu, FeNi 3, NiCu, Cu 2 NiZn, Cr 2 Ni 3, Cu 3 Zn, FeCu 4, Cu 3 Mo and, with any of the Cu 3.8 Ni, and Bi And an alloy having a Bi content of less than 20% by atomic ratio and having a crystal structure that can be assigned to the space group Fm-3m also increases the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element. Can be used.

(空間群Pnma)
空間群Pnmaに帰属可能な結晶構造とは、X線回折図において、空間群Pnmaに帰属可能なピークを有することをいう。
(Space group Pnma)
The crystal structure that can be assigned to the space group Pnma means that it has a peak that can be assigned to the space group Pnma in the X-ray diffraction pattern.

上記空間群Pnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金としては、例えばNiBi等が挙げられる。 Examples of the alloy having a crystal structure that can be assigned to the space group Pnma include NiBi 3 and the like.

上記合金のX線回折測定は、X線回折装置Rigaku社の「MiniFlex II」を用いた粉末X線回折測定によって、線源はCuKα線、管電圧は30kV、管電流は15mAとして行うことができる。このとき、回折X線は、厚み30μmのKβフィルターを通り、高速一次元検出器D/teX Ultra 2にて検出される。また、サンプリング幅は0.01°、スキャンスピードは5°/min、発散スリット幅は0.625°、受光スリット幅は13mm(OPEN)、散乱スリット幅は8mmとする。得られるX線回折データに基づいて、「Rietan2000」プログラム(F.Izumi and T.Ikeda,Mater.Sci.Forum,198(2000).)を用いたリートベルト解析により、結晶構造を解析することができる。空間群及び格子定数は、総合粉末X線解析ソフトウェア「PDXL」(Rigaku社製)を用いても同じ結果が得られる。
ピークの半値幅及び結晶子サイズは次の方法で求められる。得られるX線回折データを分割型擬Voido関数でフィッティングし、ピークの半値幅を算出する。ピークの半値幅と、次のシェラーの式から合金の結晶子サイズが得られる。
D=Kλ/βcos(θ)
D:結晶子サイズ
K:シェラー定数(K=0.94)
λ:CuKα1線の波長
β:FWHM (ラジアン単位)
θ:回折線のブラッグ角
X-ray diffraction measurement of the above alloy can be performed by powder X-ray diffraction measurement using “MiniFlex II” manufactured by Rigaku Corporation, an X-ray diffractometer, with a source of CuKα rays, a tube voltage of 30 kV, and a tube current of 15 mA. . At this time, the diffracted X-rays are detected by a high-speed one-dimensional detector D / teX Ultra 2 through a Kβ filter having a thickness of 30 μm. The sampling width is 0.01 °, the scanning speed is 5 ° / min, the divergence slit width is 0.625 °, the light receiving slit width is 13 mm (OPEN), and the scattering slit width is 8 mm. Based on the obtained X-ray diffraction data, the crystal structure can be analyzed by Rietveld analysis using the “Rietan 2000” program (F. Izumi and T. Ikeda, Mater. Sci. Forum, 198 (2000)). it can. The same results can be obtained for the space group and the lattice constant even when using the comprehensive powder X-ray analysis software “PDXL” (manufactured by Rigaku).
The half width of the peak and the crystallite size are obtained by the following method. The obtained X-ray diffraction data is fitted with a split type pseudo-Void function, and the half width of the peak is calculated. The crystallite size of the alloy is obtained from the half width of the peak and the following Scherrer equation.
D = Kλ / βcos (θ)
D: Crystallite size K: Scherrer constant (K = 0.94)
λ: wavelength of CuKα1 line β: FWHM (radian unit)
θ: Bragg angle of diffraction line

上記空間群としては、非水電解質蓄電素子の容量維持率向上の観点から、P63/mmc、Fm−3m及びPnmaの中ではP63/mmc及びFm−3mが好ましく、Fm−3mがより好ましい。上記空間群の中でP63/mmc及びFm−3mが好ましい理由は定かではないが、上記合金の充放電に伴う結晶構造の変化が可逆的となり、充放電サイクル後においても、その結晶構造が維持されている。このような結晶構造の安定性の差異が非水電解質蓄電素子の容量維持率に影響しているものと推測される。   As said space group, P63 / mmc and Fm-3m are preferable in P63 / mmc, Fm-3m, and Pnma from a viewpoint of the capacity maintenance rate improvement of a nonaqueous electrolyte electrical storage element, and Fm-3m is more preferable. The reason why P63 / mmc and Fm-3m are preferable in the space group is not clear, but the change in the crystal structure accompanying charge / discharge of the alloy becomes reversible, and the crystal structure is maintained even after the charge / discharge cycle. Has been. Such a difference in stability of the crystal structure is presumed to affect the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element.

上記合金の結晶子サイズの下限は、20Åが好ましく、30Åがより好ましく、40Åがさらに好ましい。また、上記合金の結晶子サイズの上限は、700Åが好ましく、600Åがより好ましく、300Åがさらに好ましく、200Åがよりさらに好ましい。結晶子サイズが上記範囲であることによって、高い放電容量と優れた充放電サイクル性能を備えた負極活物質が得られる。   The lower limit of the crystallite size of the alloy is preferably 20%, more preferably 30%, and even more preferably 40%. The upper limit of the crystallite size of the alloy is preferably 700%, more preferably 600%, further preferably 300%, and still more preferably 200%. When the crystallite size is in the above range, a negative electrode active material having a high discharge capacity and excellent charge / discharge cycle performance can be obtained.

上記合金の遷移金属とビスマスとの含有割合の下限としては、原子比で1:3が好ましく、1:1がより好ましく、2:1がさらに好ましく、4:1がよりさらに好ましいこともある。上記合金の遷移金属とビスマスとの含有割合が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。また、上記合金の遷移金属とビスマスとの含有割合の上限としては、原子比で9:1が好ましく、8:1がより好ましい。上記合金の遷移金属とビスマスとの含有割合が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける放電容量をより向上できる。
なお、遷移金属として複数の元素が含まれる場合は、複数の遷移金属元素の合計量とビスマスの含有割合が上記範囲であることが好ましい。
The lower limit of the content ratio of the transition metal and bismuth in the alloy is preferably 1: 3 in terms of atomic ratio, more preferably 1: 1, further preferably 2: 1 and even more preferably 4: 1. When the content ratio of the transition metal and bismuth in the alloy is in the above range, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved. Moreover, as an upper limit of the content rate of the transition metal and bismuth of the said alloy, 9: 1 is preferable by atomic ratio, and 8: 1 is more preferable. When the content ratio of the transition metal and bismuth in the alloy is within the above range, the discharge capacity in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved.
In addition, when a some element is contained as a transition metal, it is preferable that the total amount of a some transition metal element and the content rate of bismuth are the said range.

本発明の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、結晶質である合金であって、放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下である合金を含有する負極活物質である。放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を優れたものとすることができる。ここで、放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量A及び0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bは、前述の方法によって測定される値である。 The negative electrode active material according to one embodiment of the present invention is an alloy that includes a transition metal element and bismuth and is crystalline, and is 0.7 to 0.9 V (vs. Li) derived from the alloy at the time of discharge. / Li +) and electricity a of the ratio of electricity B of 0.0~2.0V (vs.Li/Li +) derived from the alloy (a / B) is 60% or less at the time of discharge It is a negative electrode active material containing an alloy. Electric quantity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge, and 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li from the alloy at the time of discharge) When the ratio (A / B) of + ) to the amount of electricity B is in the above range, the capacity retention rate and charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be made excellent. Here, the electric quantity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) and the electric quantity B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge. Is a value measured by the method described above.

上記合金が結晶質であるとは、上記粉末X線回折測定によって得られるX線回折図に、合金に由来するX線回折ピークが複数本観測され、それらのピークが7つの結晶形のいずれかに帰属可能であることをいう。上記合金が有する結晶構造は、空間群P63/mmc、Fm−3m、又はPnmaに帰属可能であることが好ましい。   When the alloy is crystalline, a plurality of X-ray diffraction peaks derived from the alloy are observed in the X-ray diffraction diagram obtained by the powder X-ray diffraction measurement, and these peaks are any of the seven crystal forms. It can be attributed to. It is preferable that the crystal structure of the alloy can be assigned to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma.

放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる理由は定かではないが、次のように考えられる。合金の反応電位は、酸化還元反応に寄与するビスマスの電子状態と相関があると考えられることから、放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)は、ビスマスの電子状態に対応して変化する。上記合金において、遷移金属とビスマスが固溶し、遷移金属が、ビスマスの第一近接または第二近接等、ビスマスの電子状態に影響を与え得る位置に配置されていることにより、上記合金におけるビスマスの電子状態が適切なものとなるため、充放電サイクルにおける容量維持率がより向上し、充放電効率が向上するものと推測される。 Electric quantity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge, and 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li from the alloy at the time of discharge) The reason why the capacity retention rate and the charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element can be improved by the ratio (A / B) of + ) to the electric quantity B being in the above range is not clear, It seems like. Since the reaction potential of the alloy is considered to have a correlation with the electronic state of bismuth contributing to the oxidation-reduction reaction, 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge The ratio (A / B) between the amount of electricity A and the amount of electricity B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the above alloy at the time of discharge corresponds to the electronic state of bismuth. Change. In the alloy, the transition metal and bismuth are in solid solution, and the transition metal is disposed at a position that can affect the electronic state of bismuth, such as the first proximity or the second proximity of bismuth. Therefore, it is presumed that the capacity maintenance rate in the charge / discharge cycle is further improved, and the charge / discharge efficiency is improved.

上記合金は、遷移金属元素及びビスマス以外の他の元素が、本発明の作用効果に影響を与えない範囲で含有されていてもよい。このような他の任意元素としては、亜鉛、スズ、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム等の金属元素が挙げられる。   The alloy may contain a transition metal element and an element other than bismuth as long as the effects of the present invention are not affected. Examples of such other optional elements include metal elements such as zinc, tin, silicon, aluminum, and magnesium.

当該負極活物質は、上記合金のみから形成されていてもよいが、上記合金以外の他の負極活物質が含まれていてもよい。他の負極活物質としては、例えばSi、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;ポリリン酸化合物;黒鉛(グラファイト)、非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料などが挙げられる。   The negative electrode active material may be formed of only the above alloy, but may include other negative electrode active materials other than the above alloy. Other negative electrode active materials include, for example, metals or metalloids such as Si and Sn; metal oxides or metalloid oxides such as Si oxide and Sn oxide; polyphosphate compounds; graphite (graphite) and non-graphitic carbon Examples thereof include carbon materials such as (easily graphitizable carbon or non-graphitizable carbon).

当該負極活物質における上記合金の含有率としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましい。上記合金の含有率を高めることで、非水電解質蓄電素子の容量維持率を十分に向上できる。   As a content rate of the said alloy in the said negative electrode active material, 80 mass% or more is preferable, 90 mass% or more is more preferable, 95 mass% or more is further more preferable. By increasing the content of the alloy, the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element can be sufficiently improved.

<合金>
本発明の一実施形態に係る合金は、ニッケルと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc又は空間群Fm−3mに帰属可能であり、上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で2:1〜9:1である合金である。当該合金は、非水電解質蓄電素子の負極活物質に用いた場合に、この非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる。
<Alloy>
The alloy according to an embodiment of the present invention includes nickel and bismuth and can be assigned to space group P63 / mmc or space group Fm-3m, and the content ratio of nickel and bismuth is 2 in atomic ratio. : 1-9: 1 alloy. When the alloy is used as a negative electrode active material of a non-aqueous electrolyte storage element, the capacity retention rate and charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte storage element can be improved.

<負極>
本発明の一実施形態に係る負極は、当該上記負極活物質を含有する。当該負極は、当該負極活物質を含有するため、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる。
<Negative electrode>
The negative electrode which concerns on one Embodiment of this invention contains the said negative electrode active material. Since the said negative electrode contains the said negative electrode active material, the capacity | capacitance maintenance factor in the charging / discharging cycle of a nonaqueous electrolyte electrical storage element can be improved.

上記負極は、負極基材及びこの負極基材に直接又は中間層を介して配される負極活物質層を有する。   The negative electrode includes a negative electrode base material and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode base material directly or via an intermediate layer.

上記負極基材は、導電性を有する。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、アルミニウム等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。また、負極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。   The negative electrode substrate has conductivity. As a material of the negative electrode base material, a metal such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, aluminum, or an alloy thereof is used, and copper or a copper alloy is preferable. Moreover, foil, a vapor deposition film, etc. are mentioned as a formation form of a negative electrode base material, and foil is preferable from the surface of cost. That is, copper foil is preferable as the negative electrode substrate. Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

中間層は、負極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで負極基材と負極活物質層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。なお、「導電性」を有するとは、JIS−H−0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が10Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が10Ω・cm超であることを意味する。 An intermediate | middle layer is a coating layer of the surface of a negative electrode base material, and reduces the contact resistance of a negative electrode base material and a negative electrode active material layer by including electroconductive particles, such as a carbon particle. The structure of an intermediate | middle layer is not specifically limited, For example, it can form with the composition containing a resin binder and electroconductive particle. “Conductive” means that the volume resistivity measured in accordance with JIS-H-0505 (1975) is 10 7 Ω · cm or less, and “nonconductive” Means that the volume resistivity is more than 10 7 Ω · cm.

負極活物質層は、負極活物質を含むいわゆる負極合材から形成される。また、負極活物質層を形成する負極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。   The negative electrode active material layer is formed from a so-called negative electrode mixture containing a negative electrode active material. Moreover, the negative electrode composite material which forms a negative electrode active material layer contains arbitrary components, such as a electrically conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler as needed.

上記負極活物質として、上述した負極活物質が用いられる。上記負極活物質層における負極活物質の含有量としては、例えば50質量%以上99質量%以下とすることができる。   The negative electrode active material described above is used as the negative electrode active material. As content of the negative electrode active material in the said negative electrode active material layer, it is 50 mass% or more and 99 mass% or less, for example.

上記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックスなどが挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。   The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect battery performance. Examples of such a conductive agent include carbon black such as natural or artificial graphite, furnace black, acetylene black, and ketjen black, metals, and conductive ceramics. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fiber.

上記バインダー(結着剤)としては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子などが挙げられる。   Examples of the binder (binder) include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), Examples thereof include elastomers such as sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR) and fluororubber; polysaccharide polymers.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。   Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate this functional group in advance by methylation or the like.

上記フィラーとしては、電池性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素などが挙げられる。   The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect battery performance. Examples of the main component of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, glass, and carbon.

<非水電解質蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、正極、負極及び非水電解質を有する。以下、蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池について説明する。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体はケースに収納され、このケース内に非水電解質が充填される。上記非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、上記ケースとしては、非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知の金属製ケース等を用いることができる。
<Nonaqueous electrolyte storage element>
A nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. Hereinafter, a nonaqueous electrolyte secondary battery will be described as an example of a power storage element. The positive electrode and the negative electrode usually form an electrode body that is alternately superposed by stacking or winding via a separator. This electrode body is housed in a case, and the case is filled with a nonaqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. In addition, as the case, a known metal case that is usually used as a case of a nonaqueous electrolyte secondary battery can be used.

当該非水電解質二次電池(蓄電素子)によれば、当該負極活物質を含有する負極を備えるため、充放電サイクルにおける容量維持率が優れる。   According to the nonaqueous electrolyte secondary battery (storage element), since the negative electrode containing the negative electrode active material is provided, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle is excellent.

(負極)
当該負極は、上述したように、本発明の一実施形態に係る上記負極が用いられる。負極の詳細は上述した通りである。
(Negative electrode)
As described above, the negative electrode according to an embodiment of the present invention is used for the negative electrode. The details of the negative electrode are as described above.

(正極)
上記正極は、正極基材及びこの正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質層を有する。上記中間層は負極の中間層と同様の構成とすることができる。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode active material layer disposed on the positive electrode base material directly or via an intermediate layer. The intermediate layer can have the same structure as the intermediate layer of the negative electrode.

上記正極基材は、負極基材と同様の構成とすることができるが、材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS−H−4000(2014年)に規定されるA1085P、A3003P等が例示できる。   The positive electrode base material can have the same configuration as the negative electrode base material, but as a material, a metal such as aluminum, titanium, tantalum, stainless steel, or an alloy thereof is used. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the balance of potential resistance, high conductivity and cost. Moreover, foil, a vapor deposition film, etc. are mentioned as a formation form of a positive electrode base material, and foil is preferable from the surface of cost. That is, an aluminum foil is preferable as the positive electrode base material. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085P and A3003P defined in JIS-H-4000 (2014).

正極活物質層は、正極活物質を含むいわゆる正極合材から形成される。また、正極活物質層を形成する正極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。   The positive electrode active material layer is formed from a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. In addition, the positive electrode mixture for forming the positive electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler as necessary.

上記正極活物質としては、例えばLiMO(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(層状のα−NaFeO型結晶構造を有するLiCoO,LiNiO,LiMnO,LiNiαCo(1−α),LiNiαMnβCo(1−α−β)等、スピネル型結晶構造を有するLiMn,LiNiαMn(2−α)等)、LiMe(XO(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V等を表す)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO,LiMnPO,LiNiPO,LiCoPO,Li(PO,LiMnSiO,LiCoPOF等)が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質層においては、これら化合物の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the positive electrode active material include composite oxides represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal) (Li x CoO 2 , Li x NiO having a layered α-NaFeO 2 type crystal structure). 2, Li x MnO 3, Li x Ni α Co (1-α) O 2, Li x Ni α Mn β Co (1-α-β) O 2 , etc., Li x Mn 2 O 4 having a spinel type crystal structure , Li x Ni α Mn (2-α) O 4 ), Li w Me x (XO y ) z (Me represents at least one transition metal, X represents P, Si, B, V, etc.) And a polyanion compound represented by the formula (LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F, etc.). The elements or polyanions in these compounds may be partially substituted with other elements or anion species. In the positive electrode active material layer, one kind of these compounds may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

上記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。   The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect battery performance. Examples of such a conductive agent include natural or artificial graphite, furnace black, acetylene black, ketjen black and other carbon blacks, metals, conductive ceramics, and the like. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fiber.

上記バインダー(結着剤)としては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。   Examples of the binder (binder) include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), Examples thereof include elastomers such as sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR) and fluororubber; polysaccharide polymers and the like.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。   Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate this functional group in advance by methylation or the like.

上記フィラーとしては、電池性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素等が挙げられる。   The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect battery performance. Examples of the main component of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, glass, and carbon.

(セパレータ)
上記セパレータの材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。上記セパレータの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。また、これらの樹脂を複合してもよい。
(Separator)
As the material of the separator, for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, a porous resin film, or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a nonwoven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of the nonaqueous electrolyte. The main component of the separator is preferably a polyolefin such as polyethylene or polypropylene from the viewpoint of strength, and is preferably polyimide or aramid from the viewpoint of resistance to oxidative degradation. These resins may be combined.

(非水電解質)
上記非水電解質としては、非水電解質二次電池に通常用いられる公知の電解質が使用でき、非水溶媒に電解質塩が溶解されたものを用いることができる。
(Nonaqueous electrolyte)
As said non-aqueous electrolyte, the well-known electrolyte normally used for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used, and what dissolved electrolyte salt in the non-aqueous solvent can be used.

上記非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)等の環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等の鎖状カーボネートなどを挙げることができる。   Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and the like. A chain carbonate etc. can be mentioned.

電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。上記リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のフッ化炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。 Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt, and the like, but lithium salt is preferable. Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO Fluorohydrocarbon groups such as 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 A lithium salt having

非水電解質として、常温溶融塩、イオン液体、ポリマー固体電解質などを用いることもできる。   As the non-aqueous electrolyte, a room temperature molten salt, an ionic liquid, a polymer solid electrolyte, or the like can be used.

[非水電解質蓄電素子の製造方法]
当該非水電解質蓄電素子の製造方法としては、特に限定されない。負極が含有する負極活物質として、当該負極活物質を用いる。上記製造方法は、例えば、正極及び負極(電極体)をケースに収容する工程及び上記ケースに上記非水電解質を注入する工程を備える。
[Method for producing non-aqueous electrolyte storage element]
The method for producing the nonaqueous electrolyte storage element is not particularly limited. The negative electrode active material is used as the negative electrode active material contained in the negative electrode. The manufacturing method includes, for example, a step of housing a positive electrode and a negative electrode (electrode body) in a case and a step of injecting the nonaqueous electrolyte into the case.

当該負極活物質の製造方法としては、例えば遷移金属元素及びビスマスを含む材料を焼成又はメカノケミカル法による処理を用いることができる。焼成又はメカノケミカル法により活物質用材料を処理することにより、空間群P63/mmc、Fm−3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を得ることができる。   As the method for producing the negative electrode active material, for example, a material containing a transition metal element and bismuth can be fired or treated by a mechanochemical method. An alloy having a crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma can be obtained by treating the active material by firing or mechanochemical method.

上記焼成処理は、通常、不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下にて行われる。焼成温度の下限としては、600℃が好ましく、700℃がより好ましい。上記焼成温度を上記範囲とすることで、焼成が十分に進行し、不純物の少ない合金を合成することができる。一方、上記焼成温度の上限は、1200℃が好ましく、1000℃がより好ましい。上記焼成温度を上記範囲とすることで、合金粉末の過度な粒子成長を抑制することができ、適切な粒子径とすることができる。なお、焼成処理後、焼成物を粉砕する粉砕処理を行ってもよい。   The firing treatment is usually performed in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere. As a minimum of baking temperature, 600 degreeC is preferable and 700 degreeC is more preferable. By setting the firing temperature within the above range, firing can proceed sufficiently and an alloy with few impurities can be synthesized. On the other hand, the upper limit of the firing temperature is preferably 1200 ° C, and more preferably 1000 ° C. By making the said baking temperature into the said range, the excessive particle growth of alloy powder can be suppressed and it can be set as a suitable particle diameter. In addition, you may perform the grinding | pulverization process which grind | pulverizes a baked material after a baking process.

メカノケミカル法(メカノケミカル処理などともいう)とは、メカノケミカル反応を利用した合成法をいう。メカノケミカル反応とは、固体物質の破砕過程での摩擦、圧縮等の機械エネルギーにより局部的に生じる高いエネルギーを利用する結晶化反応、固溶反応、相転移反応等の化学反応をいう。メカノケミカル法を行う装置としては、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミルなどの粉砕・分散機が挙げられる。これらの中でもボールミルが好ましい。   The mechanochemical method (also referred to as mechanochemical treatment) refers to a synthesis method utilizing a mechanochemical reaction. The mechanochemical reaction refers to a chemical reaction such as a crystallization reaction, a solid solution reaction, or a phase transition reaction that uses high energy locally generated by mechanical energy such as friction and compression in the crushing process of a solid substance. Examples of the apparatus for performing the mechanochemical method include ball mills, bead mills, vibration mills, turbo mills, mechano fusions, and disk mills. Among these, a ball mill is preferable.

上記注入は、公知の方法により行うことができる。注入後、注入口を封止することにより非水電解質二次電池を得ることができる。上記製造方法によって得られる非水電解質二次電池を構成する各要素についての詳細は上述したとおりである。   The injection can be performed by a known method. After the injection, the non-aqueous electrolyte secondary battery can be obtained by sealing the injection port. The details of each element constituting the nonaqueous electrolyte secondary battery obtained by the above manufacturing method are as described above.

<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、非水電解質蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の蓄電素子であってもよい。その他の蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in a mode in which various changes and improvements are made in addition to the above-described mode. For example, the non-aqueous electrolyte storage element has been mainly described in the form of a non-aqueous electrolyte secondary battery, but other storage elements may be used. Examples of other power storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like.

図1に、本発明に係る非水電解質蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質二次電池1の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図1に示す非水電解質二次電池1は、電極体2が電池容器3に収納されている。電極体2は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード4’を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。また、電池容器3内に、非水電解質が注入されている。   FIG. 1 shows a schematic view of a rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery 1 which is an embodiment of a nonaqueous electrolyte storage element according to the present invention. In the figure, the inside of the container is seen through. In the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 shown in FIG. 1, an electrode body 2 is accommodated in a battery container 3. The electrode body 2 is formed by winding a positive electrode including a positive electrode active material and a negative electrode including a negative electrode active material via a separator. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 4 ′, and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 5 ′. A nonaqueous electrolyte is injected into the battery container 3.

本発明に係る非水電解質蓄電素子の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池(矩形状の電池)、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の非水電解質蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図2に示す。図2において、蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の非水電解質二次電池1を備えている。上記蓄電装置30は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。   The configuration of the nonaqueous electrolyte storage element according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery (rectangular battery), a flat battery, and the like. The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above nonaqueous electrolyte power storage elements. One embodiment of a power storage device is shown in FIG. In FIG. 2, the power storage device 30 includes a plurality of power storage units 20. Each power storage unit 20 includes a plurality of nonaqueous electrolyte secondary batteries 1. The power storage device 30 can be mounted as a power source for vehicles such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV), and the like.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

<負極活物質の作成>
[実施例1]
Bi(高純度化学社製)、NiO(高純度化学社製)及び還元剤としてのCをモル比Bi:NiO:C=2:4:5となるように秤取して混合した後、窒素雰囲気下で、10時間で常温から800℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然冷却した。
実施例1の反応式は下記の通りである。
2Bi+4NiO+5C→4NiBi+5CO
焼成後、メノウ乳鉢で10分程度粉砕し、組成式NiBiで表されるニッケルビスマス合金を含有する実施例1の負極活物質を作製した。
<Creation of negative electrode active material>
[Example 1]
Bi 2 O 3 (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.), NiO (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.) and C as a reducing agent are weighed so that the molar ratio is Bi 2 O 3 : NiO: C = 2: 4: 5. The mixture was heated from room temperature to 800 ° C. in 10 hours in a nitrogen atmosphere, kept at this temperature for 4 hours, and then naturally cooled to room temperature.
The reaction formula of Example 1 is as follows.
2Bi 2 O 3 + 4NiO + 5C → 4NiBi + 5CO 2
After firing, the negative electrode active material of Example 1 containing a nickel bismuth alloy represented by the composition formula NiBi was prepared by grinding in an agate mortar for about 10 minutes.

[比較例1]
Bi(高純度化学社製)及び還元剤としてのCをモル比Bi:C=2:3となるように秤取して混合した後、窒素雰囲気下で、10時間で常温から600℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然冷却した。
比較例1の反応式は下記の通りである。
2Bi+3C→4Bi+3CO
焼成後、メノウ乳鉢で10分程度粉砕し、組成式Biで表されるビスマス金属を含有する比較例1の負極活物質を作製した。
[Comparative Example 1]
Bi 2 O 3 (manufactured by Koyo Chemical Co., Ltd.) and C as a reducing agent were weighed and mixed so that the molar ratio was Bi 2 O 3 : C = 2: 3, and then in a nitrogen atmosphere in 10 hours. The temperature was raised from room temperature to 600 ° C., kept at this temperature for 4 hours, and then naturally cooled to room temperature.
The reaction formula of Comparative Example 1 is as follows.
2Bi 2 O 3 + 3C → 4Bi + 3CO 2
After firing, the mixture was pulverized for about 10 minutes in an agate mortar to prepare a negative electrode active material of Comparative Example 1 containing a bismuth metal represented by composition formula Bi.

[実施例2]
Ni(ニラコ社製)及び実施例1で合成したNiBiを、Ni:NiBiのモル比が1:1となるように秤取した。これらを直径5mmのタングステンカーバイド製ボールが250g(約250個)入った内容積80mLのタングステンカーバイド製ポットに投入し、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数400rpmで10分混合した後に5分間の休止を入れる操作を計12回繰り返した。
実施例2の反応式は下記の通りである。
Ni+NiBi→NiBi
このようにして、組成式NiBiで表されるニッケルビスマス合金を含有する実施例2の負極活物質を作製した。
[Example 2]
Ni (made by Nilaco) and NiBi synthesized in Example 1 were weighed so that the molar ratio of Ni: NiBi was 1: 1. These were put into a tungsten carbide pot having an internal volume of 80 mL containing 250 g (about 250 pieces) of tungsten carbide balls having a diameter of 5 mm, and were covered in a glove box maintained in an argon atmosphere. This was set in a planetary ball mill ("Pulverisete 5" manufactured by FRITSCH), mixed for 10 minutes at a revolution speed of 400 rpm, and then put into a rest for 5 minutes, a total of 12 times.
The reaction formula of Example 2 is as follows.
Ni + NiBi → Ni 2 Bi
Thus, to produce a negative electrode active material of Example 2 containing nickel bismuth alloy represented by a composition formula Ni 2 Bi.

[実施例3〜実施例9]
下記表1に示される出発物質を下記表1に示されるそれぞれのモル比となるように秤取した。次に、遊星型ボールミルを用いて実施例2と同様の操作を行った。このようにして、下記表1に示される組成式で表される合金を含有する実施例3〜実施例9の負極活物質を作製した。
実施例3〜実施例9の反応式は下記の通りである。
(実施例3)
3Ni+NiBi→NiBi
(実施例4)
4Ni+Bi→NiBi
(実施例5)
4Ni+NiBi→NiBi
(実施例6)
5Ni+NiBi→NiBi
(実施例7)
6Ni+NiBi→NiBi
(実施例8)
7Ni+NiBi→NiBi
(実施例9)
8Ni+NiBi→NiBi
[Examples 3 to 9]
The starting materials shown in Table 1 below were weighed so as to have the respective molar ratios shown in Table 1 below. Next, the same operation as in Example 2 was performed using a planetary ball mill. In this way, negative electrode active materials of Examples 3 to 9 containing an alloy represented by the composition formula shown in Table 1 below were prepared.
The reaction formulas of Example 3 to Example 9 are as follows.
(Example 3)
3Ni + NiBi → Ni 4 Bi
Example 4
4Ni + Bi → Ni 4 Bi
(Example 5)
4Ni + NiBi → Ni 5 Bi
(Example 6)
5Ni + NiBi → Ni 6 Bi
(Example 7)
6Ni + NiBi → Ni 7 Bi
(Example 8)
7Ni + NiBi → Ni 8 Bi
Example 9
8Ni + NiBi → Ni 9 Bi

[実施例10]
Bi(高純度化学社製)、NiO(高純度化学社製)及び還元剤としてのCをモル比Bi:NiO:C=6:4:11となるように秤取して混合した後、窒素雰囲気下で、10時間で常温から800℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然冷却した。
実施例10の反応式は下記の通りである。
6Bi+4NiO+11C→4NiBi+11CO
焼成後、メノウ乳鉢で10分程度粉砕し、組成式NiBiで表されるニッケルビスマス合金を含有する実施例10の負極活物質を作製した。
[比較例2]
Bi(高純度化学社製)、CuO(高純度化学社製)及び還元剤としてのCをモル比Bi:CuO:C=2:4:5となるように秤取して混合した後、窒素雰囲気下で、10時間で常温から600℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然冷却した。これを直径5mmのタングステンカーバイド製ボールが250g(約250個入った内容積80mLのタングステンカーバイド製ポットに投入し、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数400rpmで10分混合した後に5分間の休止を入れる操作を計12回繰り返した。
比較例2の反応式は下記の通りである。
2Bi+4CuO+5C→4Bi+4Cu+5CO
Bi+Cu→CuBi
組成式CuBiで表される銅ビスマス合金を含有する比較例2の負極活物質を作製した。
[Example 10]
Bi 2 O 3 (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.), NiO (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.) and C as a reducing agent are weighed so that the molar ratio is Bi 2 O 3 : NiO: C = 6: 4: 11. The mixture was heated from room temperature to 800 ° C. in 10 hours in a nitrogen atmosphere, kept at this temperature for 4 hours, and then naturally cooled to room temperature.
The reaction formula of Example 10 is as follows.
6Bi 2 O 3 + 4NiO + 11C → 4NiBi 3 + 11CO 2
After firing, the negative electrode active material of Example 10 containing a nickel bismuth alloy represented by the composition formula NiBi 3 was prepared by grinding in an agate mortar for about 10 minutes.
[Comparative Example 2]
Bi 2 O 3 (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.), CuO (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.) and C as a reducing agent are weighed so that the molar ratio is Bi 2 O 3 : CuO: C = 2: 4: 5. The mixture was heated from room temperature to 600 ° C. in 10 hours in a nitrogen atmosphere, kept at this temperature for 4 hours, and then naturally cooled to room temperature. 250 g of tungsten carbide balls having a diameter of 5 mm were put into a tungsten carbide pot having an internal volume of 80 mL containing about 250 balls and covered in a glove box maintained in an argon atmosphere. (Pulverisette 5)), mixing for 10 minutes at a revolution speed of 400 rpm, and then putting a pause for 5 minutes was repeated a total of 12 times.
The reaction formula of Comparative Example 2 is as follows.
2Bi 2 O 3 + 4CuO + 5C → 4Bi + 4Cu + 5CO 2
Bi + Cu → CuBi
A negative electrode active material of Comparative Example 2 containing a copper bismuth alloy represented by the composition formula CuBi was prepared.

Figure 2019164961
Figure 2019164961

[合金の解析]
実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例2のニッケルビスマス合金、ビスマス及び銅ビスマス合金について、以下の方法にて解析を行った。X線回折装置(Rigaku社の「MiniFlexII」)を用いて粉末X線回折測定を行った。線源はCuKα線、管電圧は30kV、管電流は15mAとし、回折X線は厚み30μmのKβフィルターを通し高速一次元検出器(Rigaku社のD/teX Ultra2)にて検出した。サンプリング幅は0.01°、スキャンスピードは5°/min、発散スリット幅は0.625°、受光スリット幅は13mm(OPEN)、散乱スリット幅は8mmとした。実施例2〜実施例3及び実施例5〜実施例9の合金について、得られたX線回折図を図3に示す。そして、得られたX線回折データについて、上記「PDXL」プログラムを用いてプロファイルフィッティングを実施した。また、実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例2について、上記の方法でピークの半値幅及び合金の結晶子サイズを算出した。上記プロファイルフィッティングによって得られた各合金の結晶構造が帰属する空間群、格子定数、ピークの位置及び半値幅、結晶子サイズ、並びに遷移金属元素と、ビスマスとの合計含有量に対する上記遷移金属元素の含有量の割合を下記表2に示す。
[Analysis of alloys]
The nickel bismuth alloy, bismuth, and copper bismuth alloy of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 2 were analyzed by the following method. Powder X-ray diffraction measurement was performed using an X-ray diffractometer (“MiniFlex II” manufactured by Rigaku). The radiation source was CuKα ray, the tube voltage was 30 kV, the tube current was 15 mA, and the diffracted X-ray was detected with a high-speed one-dimensional detector (D / teX Ultra2 from Rigaku) through a Kβ filter with a thickness of 30 μm. The sampling width was 0.01 °, the scanning speed was 5 ° / min, the divergence slit width was 0.625 °, the light receiving slit width was 13 mm (OPEN), and the scattering slit width was 8 mm. The X-ray diffraction patterns obtained for the alloys of Examples 2 to 3 and Examples 5 to 9 are shown in FIG. Then, profile fitting was performed on the obtained X-ray diffraction data using the “PDXL” program. For Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 2, the peak half width and the crystallite size of the alloy were calculated by the above methods. Space group to which the crystal structure of each alloy obtained by the profile fitting belongs, lattice constant, peak position and full width at half maximum, crystallite size, and the transition metal element and the total content of the transition metal element and bismuth of the transition metal element The content ratio is shown in Table 2 below.

<二次電池(試験電池)の作製>
実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例2で得られた各合金を負極活物質として用い、以下の要領で二次電池を作製した。合成した各合金の粉末とアセチレンブラック(AB)とを質量比65:20でそれぞれ秤取し、メノウ乳鉢にて5分間混合した。この混合粉体、PVDF及びNMPを所定のプラスチック容器に入れ、撹拌脱泡装置(シンキー社の「あわとり練太郎」)にセットし、2000rpmで十分に混練することで、N−メチルピロリドン(NMP)を分散媒とするスラリーを調整した。スラリー中の負極活物質、AB及びPVDFの質量比は65:20:15である。このスラリーを厚さ20μmの銅箔基材の片面に塗布した。これを80℃のホットプレート上で60分乾燥して分散媒を蒸発させた後、ロールプレスを行うことで負極合剤層を形成し、負極を得た。
<Preparation of secondary battery (test battery)>
Rechargeable batteries were fabricated in the following manner using the alloys obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 2 as negative electrode active materials. The synthesized alloy powder and acetylene black (AB) were weighed at a mass ratio of 65:20 and mixed in an agate mortar for 5 minutes. This mixed powder, PVDF and NMP are put in a predetermined plastic container, set in a stirring defoaming device (“Shinky Kentaro Awatori”), and thoroughly kneaded at 2000 rpm, so that N-methylpyrrolidone (NMP ) Was used as a dispersion medium. The mass ratio of the negative electrode active material, AB, and PVDF in the slurry is 65:20:15. This slurry was applied to one side of a copper foil substrate having a thickness of 20 μm. This was dried on a hot plate at 80 ° C. for 60 minutes to evaporate the dispersion medium, and then roll-pressed to form a negative electrode mixture layer to obtain a negative electrode.

上記負極を作用極として試験電池を組立て、負極としての挙動を評価した。単独挙動を正確に観察する目的のため、対極には金属リチウムをニッケル箔基材に密着させたものを用いた。ここで、試験電池の容量が対極によって制限されないように、十分な量の金属リチウムを配置した。電解質として、エチレンカーボネート(EC):エチルメチルカーボネート(EMC):ジメチルカーボネート(DMC)が体積比6:7:7である混合溶媒に濃度が1mol/LとなるようにLiPFを溶解させた溶液を用いた。セパレータとして、ポリアクリレートで表面改質したポリプロピレン製の微孔膜を用いた。外装体には、ポリエチレンテレフタレート(厚さ15μm)/アルミニウム箔(厚さ50μm)/金属接着性ポリプロピレンフィルム(厚さ50μm)からなる金属樹脂複合フィルムを用い、作用極(負極)端子及び対極端子の開放端部が外部露出するように電極を収納した。次いで、上記金属樹脂複合フィルムの内面同士が向かい合った融着代を注液孔となる部分を除いて気密封止し、上記電解液を注液後、注液孔を封止した。 A test battery was assembled using the negative electrode as a working electrode, and the behavior as a negative electrode was evaluated. For the purpose of accurately observing the single behavior, a counter electrode in which metallic lithium was adhered to a nickel foil base material was used. Here, a sufficient amount of metallic lithium was arranged so that the capacity of the test battery was not limited by the counter electrode. A solution obtained by dissolving LiPF 6 as an electrolyte in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC): dimethyl carbonate (DMC) has a volume ratio of 6: 7: 7 so that the concentration becomes 1 mol / L. Was used. As the separator, a polypropylene microporous film whose surface was modified with polyacrylate was used. A metal resin composite film made of polyethylene terephthalate (thickness 15 μm) / aluminum foil (thickness 50 μm) / metal-adhesive polypropylene film (thickness 50 μm) is used for the exterior body, and the working electrode (negative electrode) terminal and counter electrode terminal The electrode was stored so that the open end was exposed to the outside. Subsequently, the fusion allowance in which the inner surfaces of the metal resin composite film face each other was hermetically sealed except for a portion serving as a liquid injection hole, and the liquid injection hole was sealed after pouring the electrolytic solution.

<評価>
[充放電試験(0.0−2.0V)]
得られた二次電池を25℃に設定した恒温槽内で充放電した。充電は定電流定電圧(CCCV)充電とし、充電下限電位は0.0V(vs.Li/Li)、充電終止条件は、充電下限電位に到達してから3時間を経過した時点とした。放電は定電流(CC)放電とし、放電終止電位は2.0V(vs.Li/Li)とした。充電及び放電の定電流値は、負極が含有する負極活物質の質量に対して50mA/gとした。各サイクルにおいて、充電後及び放電後に10分間の休止時間を設定した。このサイクルを実施例1、実施例10、比較例1及び比較例2については8サイクル、実施例2〜9については45サイクル実施した。
<Evaluation>
[Charge / discharge test (0.0-2.0V)]
The obtained secondary battery was charged and discharged in a thermostat set at 25 ° C. Charging was constant current constant voltage (CCCV) charging, the charging lower limit potential was 0.0 V (vs. Li / Li + ), and the charge termination condition was the time when 3 hours had passed since reaching the charging lower limit potential. The discharge was a constant current (CC) discharge, and the discharge end potential was 2.0 V (vs. Li / Li + ). The constant current value for charging and discharging was 50 mA / g with respect to the mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode. In each cycle, a pause time of 10 minutes was set after charging and discharging. This cycle was carried out for 8 cycles for Example 1, Example 10, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and 45 cycles for Examples 2-9.

この充放電サイクル試験における2サイクル後の放電容量に対する6サイクル後の放電容量、2サイクル後の放電容量に対する8サイクル後の放電容量、及び2サイクル後の放電容量に対する45サイクル後の放電容量の比を充放電サイクルにおける容量維持率(%)として表2に示す。   In this charge / discharge cycle test, the discharge capacity after 6 cycles to the discharge capacity after 2 cycles, the discharge capacity after 8 cycles with respect to the discharge capacity after 2 cycles, and the ratio of the discharge capacity after 45 cycles with respect to the discharge capacity after 2 cycles Is shown in Table 2 as the capacity retention rate (%) in the charge / discharge cycle.

[放電時における0.7−0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと放電時における0.0−2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)]
上記充放電試験の2サイクル目の放電における0.7−0.9V(vs.Li/Li)の放電容量、及び2サイクル目の放電における0.0−2.0V(vs.Li/Li)の放電容量をそれぞれ算出した。
上記実施例及び比較例に係る作用極(負極)は、アセチレンブラック(AB)を含有している。従って、観測される充放電挙動はABの寄与分を含むため、その寄与分を考慮する必要がある。そこで、ニッケルビスマス合金に代えて電気化学的に不活性なAlを用いたこと以外は実施例1と同様の手順で試験電池(以下、「AB電池」という。)を作製し、同様の条件にて充放電試験を行った。AB電池における2サイクル目の放電時における0.7−0.9V(vs.Li/Li)の電気量は、Al質量当たり5mAh/gであり、0.0−2.0V(vs.Li/Li)の電気量は、Al質量当たり72mAh/gであった。上記した、放電における0.7−0.9V(vs.Li/Li)の放電容量、及び2サイクル目の放電における0.0−2.0V(vs.Li/Li)の放電容量から、ABの寄与分であるAB電池のAl質量当たりの放電容量を差し引いた値を、ABの寄与を除いた放電容量として求め、それぞれ電気量A及び電気量Bとした。電気量Aを電気量Bで除することにより、比(A/B)を算出した。放電時における0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量A、放電時における0.0−2.0V(vs.Li/Li)の電気量B及び比(A/B)を表2に示す。
[Ratio of electricity B of 0.0-2.0V during discharging electricity A of 0.7-0.9V (vs.Li/Li +) during the discharge (vs.Li/Li +) (A / B)]
The discharge capacity of 0.7-0.9 V (vs. Li / Li + ) in the second cycle discharge of the charge / discharge test, and 0.0-2.0 V (vs. Li / Li in the second cycle discharge). + ) Discharge capacity was calculated.
The working electrode (negative electrode) according to the above Examples and Comparative Examples contains acetylene black (AB). Therefore, since the observed charge / discharge behavior includes the contribution of AB, it is necessary to consider the contribution. Therefore, a test battery (hereinafter referred to as “AB battery”) was prepared in the same manner as in Example 1 except that electrochemically inactive Al 2 O 3 was used instead of the nickel bismuth alloy, and the same. The charge / discharge test was conducted under the conditions of The amount of electricity of 0.7-0.9 V (vs. Li / Li + ) at the time of the second cycle discharge in the AB battery is 5 mAh / g per 3 mass of Al 2 O, and is 0.0-2.0 V ( vs. Li / Li + ) was 72 mAh / g per 3 mass of Al 2 O. Above, the discharge capacity of 0.7-0.9V in the discharge (vs.Li/Li +), and the discharge capacity of 0.0-2.0V (vs.Li/Li +) in the second cycle of the discharge The value obtained by subtracting the discharge capacity per 3 mass of Al 2 O of the AB battery, which is the contribution of AB, was obtained as the discharge capacity excluding the contribution of AB, and was defined as the electric quantity A and the electric quantity B, respectively. The ratio (A / B) was calculated by dividing the amount of electricity A by the amount of electricity B. Electricity B and the ratio of electricity A of 0.7~0.9V during discharge (vs.Li/Li +), 0.0-2.0V during discharge (vs.Li/Li +) (A / B) is shown in Table 2.

Figure 2019164961
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表2に示されるように、遷移金属元素Niと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm−3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する実施例1〜実施例10の負極活物質を含有する二次電池は、負極活物質が空間群R−3mに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する比較例1〜比較例2の負極活物質を含有する負極を備える二次電池と比べて充放電サイクルにおける容量維持率が優れていた。また、負極活物質が、遷移金属元素Niと、ビスマスとを含み、結晶質であり、放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における0.0−2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下の合金を含有する実施例5〜実施例9の二次電池は、充放電サイクルにおける容量維持率が特に優れていた。 As shown in Table 2, Examples 1 to 10 containing alloys containing a transition metal element Ni and bismuth and having a crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma. The negative battery containing the negative electrode active material of Comparative Examples 1 and 2 containing a negative electrode active material containing an alloy having a crystal structure that can be assigned to the space group R-3m. Compared to the secondary battery, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle was excellent. Further, the negative electrode active material contains a transition metal element Ni and bismuth, is crystalline, and has an electric quantity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge. And secondary of Examples 5 to 9 containing an alloy having a ratio (A / B) of electric quantity B of 0.0-2.0 V (vs. Li / Li + ) at the time of discharge of 60% or less. The battery was particularly excellent in capacity retention rate in the charge / discharge cycle.

[充放電サイクル試験後の粉末X線回折測定]
実施例1及び実施例9の各合金を用いた二次電池について、10サイクルの充放電試験後に、負極合剤の粉末X線回折測定を行った。実施例1に係る二次電池から負極を取り出してDMCで洗浄し、乾燥した後、負極合剤層を銅箔基材から剥離した。剥離した負極合剤層を、アルゴン雰囲気を維持するための専用の装置(汎用雰囲気セパレータ)(Rigaku社製)に設置し、スキャンスピードを2°/minとしたこと以外は、上記[合金の解析]と同様にして、粉末X線回折測定を行った。実施例9に係る二次電池から負極を取り出してDMCで洗浄し、乾燥した後、負極合剤層を銅箔基材から剥離した。剥離した負極合剤層を、ガラスホルダーに設置し、スキャンスピードを2°/minとしたこと以外は、上記[合金の解析]と同様にして、粉末X線回折測定を行った。実施例1の充放電試験前及び10サイクル後のX線回折図を図4に示し、実施例9の充放電試験前及び10サイクル後のX線回折図を図5に示す。
[Powder X-ray diffraction measurement after charge / discharge cycle test]
About the secondary battery using each alloy of Example 1 and Example 9, the powder X-ray-diffraction measurement of the negative mix was performed after the charge / discharge test of 10 cycles. The negative electrode was taken out from the secondary battery according to Example 1, washed with DMC, and dried, and then the negative electrode mixture layer was peeled from the copper foil base material. Except that the peeled negative electrode mixture layer was installed in a dedicated device (general purpose atmosphere separator) (manufactured by Rigaku) for maintaining an argon atmosphere and the scan speed was 2 ° / min, the above [alloy analysis ] Powder X-ray diffraction measurement was carried out in the same manner as above. The negative electrode was taken out from the secondary battery according to Example 9, washed with DMC, and dried, and then the negative electrode mixture layer was peeled from the copper foil base material. Powder X-ray diffraction measurement was performed in the same manner as in the above [Analysis of Alloy] except that the peeled negative electrode mixture layer was placed on a glass holder and the scan speed was 2 ° / min. The X-ray diffraction pattern before and after 10 cycles of the charge / discharge test of Example 1 is shown in FIG. 4, and the X-ray diffraction pattern before and after the 10th cycle of Example 9 is shown in FIG.

粉末X線回折測定の結果から、実施例1及び実施例9のいずれの合金においても、充放電試験後に結晶構造が維持されることがわかった。負極活物質が遷移金属元素Niと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm−3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する実施例の二次電池は、充放電試験後にも結晶構造が維持されることによって、負極活物質が空間群R−3mに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する比較例の二次電池と比べて充放電サイクルにおける容量維持率が優れるものと推測される。   From the result of the powder X-ray diffraction measurement, it was found that in any of the alloys of Example 1 and Example 9, the crystal structure was maintained after the charge / discharge test. The secondary battery of the example in which the negative electrode active material contains the transition metal element Ni and bismuth and contains an alloy having a crystal structure that can be assigned to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma is a charge / discharge test. By maintaining the crystal structure later, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle is excellent as compared with the secondary battery of the comparative example in which the negative electrode active material contains an alloy having a crystal structure that can be assigned to the space group R-3m. Presumed to be.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などの電源として使用される非水電解質蓄電素子、及びこれに備わる電極、負極活物質などに適用できる。   The present invention can be applied to electronic devices such as personal computers and communication terminals, non-aqueous electrolyte storage elements used as a power source for automobiles, and electrodes and negative electrode active materials included therein.

1 非水電解質二次電池
2 電極体
3 電池容器
4 正極端子
4’ 正極リード
5 負極端子
5’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte secondary battery 2 Electrode body 3 Battery container 4 Positive electrode terminal 4 'Positive electrode lead 5 Negative electrode terminal 5' Negative electrode lead 20 Power storage unit 30 Power storage device

Claims (10)

遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm−3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する負極活物質。   A negative electrode active material containing an alloy containing a transition metal element and bismuth and having a crystal structure that can be assigned to space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma. 上記遷移金属元素が、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金及び金を除く周期表の第3族〜第11族の元素である請求項1の負極活物質。   2. The negative electrode active material according to claim 1, wherein the transition metal element is an element belonging to Group 3 to Group 11 of the periodic table excluding rhodium, palladium, silver, iridium, platinum and gold. 上記遷移金属元素がニッケルである請求項1又は請求項2の負極活物質。   The negative electrode active material according to claim 1, wherein the transition metal element is nickel. 上記合金の上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で1:1〜9:1である請求項3の負極活物質。   The negative electrode active material according to claim 3, wherein the content ratio of the nickel and the bismuth in the alloy is 1: 1 to 9: 1 by atomic ratio. 上記結晶構造が空間群P63/mmcに帰属可能であり、
格子定数が3.9Å≦a≦4.3Å、5.1Å≦c≦5.6Åである請求項1から請求項4のいずれか1項の負極活物質。
The crystal structure can be assigned to the space group P63 / mmc,
The negative electrode active material according to any one of claims 1 to 4, wherein a lattice constant is 3.9Å≤a≤4.3Å, 5.1Å≤c≤5.6Å.
上記結晶構造が空間群Fm−3mに帰属可能であり、
格子定数が3.4Å≦a≦3.8Åである請求項1から請求項4のいずれか1項の負極活物質。
The crystal structure can be assigned to the space group Fm-3m,
The negative electrode active material according to any one of claims 1 to 4, wherein a lattice constant is 3.4? ≤a? 3.8 ?.
遷移金属元素と、ビスマスとを含み、結晶質である合金であって、放電時における上記合金に由来する0.7〜0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0〜2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下である合金を含有する負極活物質。 An alloy that includes a transition metal element and bismuth and is crystalline, and has an electric quantity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge, and at the time of discharge A negative electrode active material containing an alloy having a ratio (A / B) of an electric quantity B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the above alloy in 60% or less. 請求項1から請求項7のいずれか1項の負極活物質を含有する負極。   The negative electrode containing the negative electrode active material of any one of Claims 1-7. 請求項8に記載の負極を備える非水電解質蓄電素子。   A nonaqueous electrolyte storage element comprising the negative electrode according to claim 8. ニッケルと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc又は空間群Fm−3mに帰属可能であり、上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で2:1〜9:1である合金。   An alloy containing nickel and bismuth, which can be assigned to space group P63 / mmc or space group Fm-3m, and the content ratio of nickel and bismuth is 2: 1 to 9: 1 in atomic ratio.
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