JP2021093343A - Cathode active material and battery - Google Patents

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Abstract

To provide a cathode active material having small volume change due to charge and discharge.SOLUTION: In the present disclosure, the above problems can be solved by providing a cathode active material comprising primary particles having an Si phase, an MSi phase (M is a transition metal element) that is a silicide phase, and a first void.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、負極活物質および電池に関する。 The present disclosure relates to a negative electrode active material and a battery.

近年、電池の開発が盛んに行われている。例えば、自動車産業界では、電気自動車またはハイブリッド自動車に用いられる電池の開発が進められている。また、電池に用いられる活物質として、Si粒子が知られている。 In recent years, batteries have been actively developed. For example, the automobile industry is developing batteries for use in electric vehicles or hybrid vehicles. Further, Si particles are known as an active material used in a battery.

例えば、特許文献1は、負極活物質として、空隙を有する多孔質シリコン粒子を開示している。特許文献2は、負極活物質として、シリサイド相内にSi相が分散した粒子を開示している。特許文献3は、負極活物質として、Si相からなる粒子とシリサイド相からなる粒子とを含む複合粒子を開示している。 For example, Patent Document 1 discloses porous silicon particles having voids as a negative electrode active material. Patent Document 2 discloses particles in which a Si phase is dispersed in a silicide phase as a negative electrode active material. Patent Document 3 discloses composite particles containing particles composed of a Si phase and particles composed of a silicide phase as a negative electrode active material.

特開2013−203626号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-203626 特開2015−095301号公報JP 2015-095301 特開2013−235682号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-235682

Si粒子は理論容量が大きく、電池の高エネルギー密度化に有効である。その反面、Si粒子は、充放電時の体積変化が大きい。 Si particles have a large theoretical capacity and are effective for increasing the energy density of batteries. On the other hand, Si particles have a large volume change during charging and discharging.

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、充放電による体積変化が小さい負極活物質を提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a negative electrode active material having a small volume change due to charging / discharging.

上記課題を解決するために、本開示においては、Si相と、シリサイド相であるMSi相(Mは遷移金属元素である)と、第一空隙と、を有する一次粒子を含む、負極活物質を提供する。 In order to solve the above problems, in the present disclosure, a negative electrode active material containing primary particles having a Si phase, an MSi phase (M is a transition metal element) which is a silicide phase, and a first void is used. provide.

本開示によれば、一次粒子が、Si相と、シリサイド相であるMSi相と、第一空隙と、を有しているため、充放電による体積変化が小さい負極活物質とすることができる。 According to the present disclosure, since the primary particles have a Si phase, an MSi phase which is a silicide phase, and a first void, it can be used as a negative electrode active material having a small volume change due to charging and discharging.

上記開示においては、上記一次粒子に含まれるSi元素および上記遷移金属元素の合計に対する、上記遷移金属元素の割合が、2mol%以上、50mol%未満であってもよい。 In the above disclosure, the ratio of the transition metal element to the total of the Si element and the transition metal element contained in the primary particles may be 2 mol% or more and less than 50 mol%.

上記開示においては、上記第一空隙の割合は、3%以上であってもよい。 In the above disclosure, the ratio of the first void may be 3% or more.

上記開示においては、上記遷移金属元素は、W、Mo、Cr、V、Nb、Fe、Ti、Zr、HfおよびOsの少なくとも一種であってもよい。 In the above disclosure, the transition metal element may be at least one of W, Mo, Cr, V, Nb, Fe, Ti, Zr, Hf and Os.

上記開示においては、上記遷移金属元素は、Cr、Ti、Zr、HfおよびOsの少なくとも一種であってもよい。
In the above disclosure, the transition metal element may be at least one of Cr, Ti, Zr, Hf and Os.

上記開示においては、上記負極活物質は、複数の上記一次粒子が凝集し、かつ、第二空隙を有する二次粒子であってもよい。 In the above disclosure, the negative electrode active material may be secondary particles in which a plurality of the primary particles are aggregated and have a second void.

また、本開示においては、正極活物質層と、負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質層の間に形成された電解質層と、を有する電池であって、上記負極活物質層が、上述した負極活物質を含有する、電池を提供する。 Further, in the present disclosure, the battery has a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and an electrolyte layer formed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and is the negative electrode active material. Provided is a battery in which the material layer contains the above-mentioned negative electrode active material.

本開示によれば、負極活物質層が上述した負極活物質を含有することから、充放電による拘束圧の上昇が抑制された電池とすることができる。 According to the present disclosure, since the negative electrode active material layer contains the above-mentioned negative electrode active material, it is possible to obtain a battery in which an increase in the restraining pressure due to charging / discharging is suppressed.

また、上記開示においては、上記負極活物質層が、上記負極活物質を含有し、上記負極活物質層の積層方向における厚みをα(μm)、上記二次粒子の平均粒子径をβ(μm)とした場合に、β/αが、0.02以上、0.5以下である電池であってもよい。 Further, in the above disclosure, the negative electrode active material layer contains the negative electrode active material, the thickness of the negative electrode active material layer in the stacking direction is α (μm), and the average particle size of the secondary particles is β (μm). ), The battery may have β / α of 0.02 or more and 0.5 or less.

本開示によれば、負極活物質層の積層方向における厚みと、二次粒子の平均粒子径とが所定の関係にあることから、充放電による拘束圧の上昇がより抑制された電池とすることができる。 According to the present disclosure, since the thickness of the negative electrode active material layer in the stacking direction and the average particle size of the secondary particles have a predetermined relationship, the battery is such that the increase in the restraining pressure due to charging and discharging is further suppressed. Can be done.

本開示においては、充放電による体積変化が小さい負極活物質を得ることができるという効果を奏する。 In the present disclosure, it is possible to obtain a negative electrode active material having a small volume change due to charging / discharging.

本開示における電池の一例を示す概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which shows an example of the battery in this disclosure. 実施例4で得られた負極活物質(一次粒子)の断面SEM画像である。6 is a cross-sectional SEM image of the negative electrode active material (primary particles) obtained in Example 4. 比較例4で得られた負極活物質(一次粒子)の断面SEM画像である。6 is a cross-sectional SEM image of the negative electrode active material (primary particles) obtained in Comparative Example 4. Phase-Field法から求めた機械的強度を示すグラフである。It is a graph which shows the mechanical strength obtained by the phase-field method.

以下、本開示における負極活物質および電池について、詳細に説明する。 Hereinafter, the negative electrode active material and the battery in the present disclosure will be described in detail.

A.負極活物質
本開示における負極活物質は、Si相と、シリサイド相であるMSi相(Mは遷移金属元素である)と、第一空隙と、を有する一次粒子を含む。
A. Negative electrode active material The negative electrode active material in the present disclosure includes primary particles having a Si phase, an MSi phase (M is a transition metal element) which is a silicide phase, and a first void.

本開示によれば、一次粒子が、Si相と、シリサイド相であるMSi相と、第一空隙と、を有しているため、充放電による体積変化が小さい負極活物質とすることができる。 According to the present disclosure, since the primary particles have a Si phase, an MSi phase which is a silicide phase, and a first void, it can be used as a negative electrode active material having a small volume change due to charging and discharging.

電池においてはエネルギー密度が高いことが求められる。そこで、容量特性に優れるSi材料を活物質として用いることが検討されている。しかしながら、ダイヤモンド型の結晶構造を有するSi材料を、特に全固体電池に用いた場合、充放電を繰り返すうちに電極内部にクラックが発生して電池の寿命が短くなる恐れがある。また、充電状態では電池の拘束部品に大きな応力がかかるために、剛性の高い拘束構造を採用する必要が生じ、拘束冶具が大型化する恐れがある。その結果として、電池全体におけるエネルギー密度が低下する恐れがある。そのため、充放電によるSi材料の膨張抑制について種々の検討がなされている。 Batteries are required to have high energy density. Therefore, it is being studied to use a Si material having excellent capacitance characteristics as an active material. However, when a Si material having a diamond-shaped crystal structure is used especially for an all-solid-state battery, cracks may occur inside the electrode during repeated charging and discharging, which may shorten the battery life. In addition, since a large amount of stress is applied to the restraint parts of the battery in the charged state, it becomes necessary to adopt a restraint structure having high rigidity, and the restraint jig may become large. As a result, the energy density of the entire battery may decrease. Therefore, various studies have been made on suppressing the expansion of the Si material by charging and discharging.

例えば、特許文献1は内部に空隙を有するSi粒子を開示し、特許文献3は一次粒子間に空隙を有する複合粒子を開示している。しかしながら、電極作製時におけるプレス圧でこれらの空隙はつぶれてしまう恐れがあり、Si粒子の膨張抑制には改善の余地がある。また、特許文献2はシリサイド相内にSi相が分散した粒子を開示しているが、充電時にシリサイド相とSi相との界面で割れが生じる恐れがあり、Si粒子の膨張抑制には改善の余地がある。 For example, Patent Document 1 discloses Si particles having voids inside, and Patent Document 3 discloses composite particles having voids between primary particles. However, these voids may be crushed by the press pressure at the time of electrode fabrication, and there is room for improvement in suppressing the expansion of Si particles. Further, Patent Document 2 discloses particles in which the Si phase is dispersed in the silicide phase, but there is a possibility that cracks may occur at the interface between the VDD phase and the Si phase during charging, and the expansion suppression of the Si particles is improved. There is room.

一方で、本開示における負極活物質は、一次粒子が、Si相と、シリサイド相であるMSi相と、第一空隙と、を有している。これにより、電極作製時においてプレスが加えられたとしても、シリサイド相がピラーとして働き、第一空隙を維持することができる。その結果、Si粒子の膨張を抑制することができる。また、一般的に、一次粒子が空隙(第一空隙)を有する場合、抵抗が増大する傾向にある。しかしながら、シリサイド相は電子伝導性を有しているため、第一空隙を有していたとしても抵抗の増大を抑制することができる。 On the other hand, in the negative electrode active material in the present disclosure, the primary particles have a Si phase, an MSi phase which is a silicide phase, and a first void. As a result, even if a press is applied during the production of the electrode, the silicide phase acts as a pillar and the first void can be maintained. As a result, the expansion of Si particles can be suppressed. Also, in general, when the primary particles have voids (first voids), the resistance tends to increase. However, since the silicide phase has electron conductivity, it is possible to suppress an increase in resistance even if it has a first void.

1.一次粒子
本開示における一次粒子は、Si相と、シリサイド相であるMSi相と、第一空隙と、を有している。
1. 1. Primary Particle The primary particle in the present disclosure has a Si phase, an MSi phase which is a silicide phase, and a first void.

(1)Si相
本開示における一次粒子は、Si相を有している。Si相は、Si単体の相である。
(1) Si phase The primary particles in the present disclosure have a Si phase. The Si phase is a simple phase of Si.

一次粒子におけるSi相の面積比(%)は、例えば30%以上であってもよく、40%以上であってもよく、50%以上であってもよい。一方で、Si相の面積比は、例えば90%以下であり、80%以下であってもよく、70%以下であってもよい。Si相の面積は後述するMSi相の面積比よりも、小さくてもよく、同じでもよく、大きくてもよいが、容量の観点から、Si相の面積比が大きい方が好ましい。 The area ratio (%) of the Si phase in the primary particles may be, for example, 30% or more, 40% or more, or 50% or more. On the other hand, the area ratio of the Si phase is, for example, 90% or less, 80% or less, or 70% or less. The area of the Si phase may be smaller, the same, or larger than the area ratio of the MSi phase described later, but from the viewpoint of capacitance, it is preferable that the area ratio of the Si phase is large.

Si相の面積比は例えばSEM(走査型電子顕微鏡)観察で求めることができる。負極活物質の断面をSEMで観察して粒子の写真を取得する。得られた写真から画像解析ソフトを用いSi相を峻別して、面積を求める。そして、以下の式から面積比(%)を算出する。サンプル数は多いことが好ましく、例えば20以上であり、30以上であってもよく、50以上であってもよく、100以上であってもよい。
面積比(%)=100×(Si相面積)/(一次粒子面積)
The area ratio of the Si phase can be determined by, for example, SEM (scanning electron microscope) observation. The cross section of the negative electrode active material is observed by SEM to obtain a photograph of the particles. The area is determined by distinguishing the Si phase from the obtained photograph using image analysis software. Then, the area ratio (%) is calculated from the following formula. The number of samples is preferably large, for example, 20 or more, 30 or more, 50 or more, or 100 or more.
Area ratio (%) = 100 x (Si phase area) / (primary particle area)

(2)MSi相
本開示における一次粒子は、MSi相を有している。MSi相はシリサイド相であり、Mは後述する遷移金属元素である。また、MSi相におけるM(遷移金属元素)およびSi(Si元素)の割合は、シリサイドを形成可能な割合であれば特に限定されない。
(2) MSi phase The primary particles in the present disclosure have an MSi phase. The MSi phase is a silicide phase, and M is a transition metal element described later. Further, the ratio of M (transition metal element) and Si (Si element) in the MSi phase is not particularly limited as long as it is a ratio capable of forming VDD.

MSi相における遷移金属元素Mは、W、Mo、Cr、V、Nb、Fe、Ti、Zr、HfおよびOsの少なくとも一種であることが好ましい。また、これらの元素の中でも、Cr、Ti、Zr、HfおよびOsの少なくとも一種が特に好ましい。MSi相における遷移金属元素Mは、上記元素一種のみであってもよく、二種以上であってもよい。 The transition metal element M in the MSi phase is preferably at least one of W, Mo, Cr, V, Nb, Fe, Ti, Zr, Hf and Os. Further, among these elements, at least one of Cr, Ti, Zr, Hf and Os is particularly preferable. The transition metal element M in the MSi phase may be only one kind of the above elements or two or more kinds.

上記遷移金属元素Mの割合は、一次粒子に含まれるSi元素および遷移金属元素Mの合計に対して、例えば2mol%以上であり、5mol%以上であってもよく、10mol%以上であってもよく、20mol%以上であってもよい。一方で、遷移金属元素Mの割合は、例えば50mol%未満であり、40mol%以下であってもよく、30mol%以下であってもよい。なお、「一次粒子に含まれるSi元素」には、Si相におけるSi元素およびMSi相におけるSi元素の両方が含まれる。遷移金属元素Mの割合は、例えば、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析により確認できる。 The ratio of the transition metal element M is, for example, 2 mol% or more, 5 mol% or more, or 10 mol% or more with respect to the total of the Si element and the transition metal element M contained in the primary particles. It may be 20 mol% or more. On the other hand, the ratio of the transition metal element M is, for example, less than 50 mol%, 40 mol% or less, or 30 mol% or less. The "Si element contained in the primary particles" includes both the Si element in the Si phase and the Si element in the MSi phase. The proportion of transition metal element M can be confirmed, for example, by high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis.

一次粒子におけるMSi相の面積比(%)は、例えば5%以上であり、10%以上であってもよく、20%以上であってもよい。一方で、MSi相の面積比は、例えば60%以下であり、50%以下であってもよく、40%以下であってもよい。MSi相の面積比の求め方は、上記Si相の面積比と同様にして、以下の計算式から求めることができる。
面積比(%)=100×(MSi相面積)/(一次粒子面積)
The area ratio (%) of the MSi phase in the primary particles is, for example, 5% or more, 10% or more, or 20% or more. On the other hand, the area ratio of the MSi phase is, for example, 60% or less, 50% or less, or 40% or less. The area ratio of the MSi phase can be obtained from the following formula in the same manner as the area ratio of the Si phase.
Area ratio (%) = 100 x (MSi phase area) / (primary particle area)

(3)第一空隙
本開示における一次粒子は、第一空隙を有している。第一空隙の割合(第一空隙率)は、例えば3%以上であり、5%以上であってもよく、10%以上であってもよく、20%以上であってもよい。一方で第一空隙の割合は、例えば60%以下であり、50%以下であってもよく、40%以下であってもよく、30%以下であってもよい。第一空隙の割合は、上述したSi相の面積比と同様にして、以下の計算式から求めることができる。
第一空隙率(%)=100×(第一空隙部面積)/(一次粒子面積)
(3) First void The primary particles in the present disclosure have a first void. The ratio of the first voids (first porosity) is, for example, 3% or more, 5% or more, 10% or more, or 20% or more. On the other hand, the ratio of the first void may be, for example, 60% or less, 50% or less, 40% or less, or 30% or less. The ratio of the first voids can be calculated from the following formula in the same manner as the area ratio of the Si phase described above.
First porosity (%) = 100 x (first void area) / (primary particle area)

上記式における第一空隙部面積は、例えば1nm以上であってもよく、5nm以上であってもよく、10nm以上であってもよく、100nm以上であってもよい。一方で、上記式における第一空隙部面積は、例えば500nm以下であり、300nm以下であってもよい。第一空隙部面積は、例えば上述のように画像解析ソフトを用いて算出できる。 The area of the first void in the above formula may be, for example, 1 nm 2 or more, 5 nm 2 or more, 10 nm 2 or more, or 100 nm 2 or more. On the other hand, the area of the first void portion in the above formula is, for example, 500 nm 2 or less, and may be 300 nm 2 or less. The area of the first void portion can be calculated using, for example, image analysis software as described above.

また、本開示における負極活物質は、電極および電池においても上記第一空隙率を維持していることが好ましい。電極および電池においても膨張の抑制ができるからである。 Further, it is preferable that the negative electrode active material in the present disclosure maintains the above-mentioned first porosity also in the electrode and the battery. This is because expansion can be suppressed also in the electrodes and the battery.

一次粒子における第一空隙の位置は特に限定されず、一次粒子の表面付近であってもよく、一次粒子の中心付近であってもよい。 The position of the first void in the primary particle is not particularly limited, and may be near the surface of the primary particle or near the center of the primary particle.

(4)一次粒子
本開示における一次粒子の組成は、上述した元素、相および第一空隙を有していれば特に限定はされない。
(4) Primary Particle The composition of the primary particle in the present disclosure is not particularly limited as long as it has the above-mentioned elements, phases and first voids.

一次粒子が有する上記相は、それぞれが、連続した1つの相として存在してもよく、非連続な複数の相として存在していてもよいが、後者が好ましい。負極活物質の局所的な膨張を抑制できるからである。また、Si相、MSi相および第一空隙それぞれが、非連続な複数の相として存在している場合には、一次粒子の断面は、例えばまだら模様のような、Si相、MSi相、第一空隙が分散した模様として観察できる。また、Si相とMSi相の関係において、一次粒子の断面は、Si相を海、シリサイド相(MSi相)を島とした海島構造として観察できてもよい。海島構造の場合、一次粒子におけるMSi相(島)の個数は、10個以上であってもよく、50個以上であってもよく、100個以上であってもよい。一方で、島の個数は、例えば500個以下である。また、島の面積は、例えば1nm以上であってもよく、5nm以上であってもよく、10nm以上であってもよく、100nm以上であってもよい。一方で、島の面積は、例えば500nm以下であり、300nm以下であってもよい。第一空隙部面積は、例えば上述のように画像解析ソフトを用いて算出できる。 Each of the above phases of the primary particles may exist as one continuous phase or as a plurality of discontinuous phases, but the latter is preferable. This is because the local expansion of the negative electrode active material can be suppressed. Further, when each of the Si phase, the MSi phase and the first void exists as a plurality of discontinuous phases, the cross section of the primary particle is, for example, a mottled pattern, that is, the Si phase, the MSi phase, and the first void. It can be observed as a pattern in which voids are dispersed. Further, in the relationship between the Si phase and the MSi phase, the cross section of the primary particle may be observed as a sea-island structure in which the Si phase is the sea and the silicide phase (MSi phase) is the island. In the case of the sea-island structure, the number of MSi phases (islands) in the primary particles may be 10 or more, 50 or more, or 100 or more. On the other hand, the number of islands is, for example, 500 or less. The area of the island may be, for example, 1 nm 2 or more, 5 nm 2 or more, 10 nm 2 or more, or 100 nm 2 or more. On the other hand, the area of the island is, for example, 500 nm 2 or less, and may be 300 nm 2 or less. The area of the first void portion can be calculated using, for example, image analysis software as described above.

また、一次粒子は、上述した、Si相、MSi相および第一空隙のみを有していてもよく、その他の相を有していてもよい。その他の相としては、例えばLi相を挙げることができる。一次粒子におけるその他の相の割合(面積比)は、例えば5%以下であり、3%以下であり、1%以下であってもよい。 Further, the primary particles may have only the Si phase, the MSi phase and the first voids described above, or may have other phases. Examples of the other phase include the Li phase. The ratio (area ratio) of the other phases in the primary particles is, for example, 5% or less, 3% or less, and may be 1% or less.

負極活物質の平均一次粒子径は、例えば50nm以上であり、100nm以上であってもよく、150nm以上であってもよい。一方、負極活物質の平均一次粒子径は、例えば3000nm以下であり、1500nm以下であってもよく、1000nm以下であってもよい。なお、負極活物質の平均一次粒子径は、例えばSEMによる観察によって求めることができる。サンプル数は、多いことが好ましく、例えば20以上であり、50以上であってもよく、100以上であってもよい。負極活物質の平均一次粒子径は、例えば、負極活物質の製造条件を適宜変更したり、分級処理を行ったりすることで、適宜調整可能である。 The average primary particle size of the negative electrode active material is, for example, 50 nm or more, 100 nm or more, or 150 nm or more. On the other hand, the average primary particle size of the negative electrode active material is, for example, 3000 nm or less, may be 1500 nm or less, or may be 1000 nm or less. The average primary particle size of the negative electrode active material can be determined by, for example, observation by SEM. The number of samples is preferably large, for example, 20 or more, 50 or more, or 100 or more. The average primary particle size of the negative electrode active material can be appropriately adjusted by, for example, appropriately changing the production conditions of the negative electrode active material or performing a classification treatment.

2.二次粒子
また、本開示における負極活物質は、複数の上記一次粒子が凝集し、かつ、第二空隙を有する二次粒子であってもよい。負極活物質が上記二次粒子である場合、一次粒子の空隙(第一空隙)および二次粒子の第二空隙により、負極活物質層および電池の膨張をより抑制することができるからである。なお、第二空隙とは、二次粒子の断面図を取得した際に観察される二次粒子内部の空隙のうち、一次粒子の空隙(第一空隙)を除いた空隙を意味する。
2. Secondary particles Further, the negative electrode active material in the present disclosure may be secondary particles in which a plurality of the above primary particles are aggregated and have a second void. This is because when the negative electrode active material is the secondary particles, the voids (first voids) of the primary particles and the secondary voids of the secondary particles can further suppress the expansion of the negative electrode active material layer and the battery. The second void means a void inside the secondary particle observed when the cross-sectional view of the secondary particle is obtained, excluding the void (first void) of the primary particle.

第二空隙の割合(第二空隙率)は、例えば3%以上であり、5%以上であってもよく、10%以上であってもよく、20%以上であってもよい。一方で第二空隙率は、例えば60%以下であり、50%以下であってもよく、40%以下であってもよく、30%以下であってもよい。第二空隙率は、一次粒子の空隙率(第一空隙率)と同様にして、以下の計算式から求めることができる。
第二空隙率(%)=100×(第二空隙部面積)/(二次粒子面積)
The ratio of the second porosity (second porosity) is, for example, 3% or more, 5% or more, 10% or more, or 20% or more. On the other hand, the second porosity is, for example, 60% or less, 50% or less, 40% or less, or 30% or less. The second porosity can be calculated from the following formula in the same manner as the porosity of the primary particles (first porosity).
Second porosity (%) = 100 x (second void area) / (secondary particle area)

また、後述する負極活物質層の積層方向における厚み(α)との関係において、二次粒子の平均粒子径(β)は、β/αが所定の範囲を満たす値であることが好ましい。β/αは、例えば0.02以上であり、0.1以上であってもよく、0.2以上であってもよい。一方、β/αは、例えば0.5以下であり、0.4以下であってもよく、0.3以下であってもよい。二次粒子の平均粒子径の具体的は範囲については後述する。 Further, in relation to the thickness (α) of the negative electrode active material layer described later in the stacking direction, the average particle size (β) of the secondary particles is preferably a value in which β / α satisfies a predetermined range. β / α is, for example, 0.02 or more, may be 0.1 or more, or may be 0.2 or more. On the other hand, β / α is, for example, 0.5 or less, may be 0.4 or less, or may be 0.3 or less. The specific range of the average particle size of the secondary particles will be described later.

3.負極活物質
本開示における負極活物質は上述した一次粒子を含む。負極活物質は上述した一次粒子であってもよく、上述した一次粒子が凝集した二次粒子であってもよい。また、二次粒子のドメインを複数有する三次粒子構造であってもよい。
3. 3. Negative electrode active material The negative electrode active material in the present disclosure includes the above-mentioned primary particles. The negative electrode active material may be the above-mentioned primary particles or may be secondary particles in which the above-mentioned primary particles are aggregated. Further, it may have a tertiary particle structure having a plurality of domains of secondary particles.

本開示における負極活物質の形状としては、例えば、粒子状が挙げられる。また、本開示における負極活物質の平均二次粒子径(上記β)は、例えば1μm以上であり、2μm以上であってもよく、5μm以上であってもよく、7μm以上であってもよい。一方、負極活物質の平均二次粒子径は、例えば60μm以下であり、40μm以下であってもよいが、特に20μm以下であることが好ましい。平均二次粒子径の測定および調整は、上記一次粒子と同様である。 Examples of the shape of the negative electrode active material in the present disclosure include particles. The average secondary particle size (β) of the negative electrode active material in the present disclosure is, for example, 1 μm or more, 2 μm or more, 5 μm or more, or 7 μm or more. On the other hand, the average secondary particle size of the negative electrode active material is, for example, 60 μm or less, may be 40 μm or less, but is particularly preferably 20 μm or less. The measurement and adjustment of the average secondary particle size are the same as those of the above primary particles.

本開示における負極活物質は、通常、電池に用いられる。電池については、後述する「B.電池」において詳細に説明する。 The negative electrode active material in the present disclosure is usually used for a battery. The battery will be described in detail in "B. Battery" described later.

本開示における負極活物質の製造方法は、特に限定されないが、例えば、Si元素、遷移金属元素およびLi元素を含有する前駆体を準備する準備工程と、上記前駆体からLi元素を抽出して上述した負極活物質を得るLi抽出工程と、を有する方法を挙げることができる。 The method for producing the negative electrode active material in the present disclosure is not particularly limited, but for example, a preparatory step for preparing a precursor containing a Si element, a transition metal element and a Li element, and the above-mentioned extraction of the Li element from the precursor. Examples thereof include a method having a Li extraction step for obtaining a negative negative active material.

準備工程は、Si元素、遷移金属元素およびLi元素を含有する前駆体を準備する工程である。前駆体は購入してもよいし、自ら調製してもよい。自ら調製する場合は、例えばSi元素源と遷移金属元素源とを混合してSi合金を作製し、このSi合金にLi元素源を加えて混合する方法を挙げることができる。前駆体が含有するSi元素および遷移金属元素の量は、本開示における負極活物質が得られれば特に限定されず、適宜調整することができる。また、Li元素の量も特に限定されない。遷移金属元素は、上述した遷移金属元素Mである。 The preparation step is a step of preparing a precursor containing a Si element, a transition metal element, and a Li element. Precursors may be purchased or prepared by themselves. In the case of self-preparation, for example, a method of mixing a Si element source and a transition metal element source to prepare a Si alloy, and adding a Li element source to the Si alloy and mixing them can be mentioned. The amounts of the Si element and the transition metal element contained in the precursor are not particularly limited as long as the negative electrode active material in the present disclosure is obtained, and can be appropriately adjusted. Further, the amount of Li element is not particularly limited. The transition metal element is the transition metal element M described above.

Li抽出工程は、前駆体からLi元素を抽出することで第一空隙を作り、上述した負極活物質を得る工程である。Liを抽出する方法としては、例えばエタノールおよび酢酸等のLi抽出溶媒と、前駆体とを所定の時間反応させる方法を挙げることができる。 The Li extraction step is a step of forming a first void by extracting the Li element from the precursor to obtain the above-mentioned negative electrode active material. Examples of the method for extracting Li include a method in which a Li extraction solvent such as ethanol and acetic acid is reacted with a precursor for a predetermined time.

上記のような工程により、一次粒子である負極活物質を製造することができる。また、一次粒子における空隙率の調整は、例えば、準備工程における前駆体中のLi元素量、Li抽出工程におけるLi抽出溶媒の種類およびLi抽出溶媒と前駆体との反応時間を変更することで行うことができる。例えば、前駆体中のLi元素量を増やすことで、空隙率を高くすることができる。 By the above steps, a negative electrode active material which is a primary particle can be produced. Further, the void ratio in the primary particles is adjusted by, for example, changing the amount of Li element in the precursor in the preparation step, the type of Li extraction solvent in the Li extraction step, and the reaction time between the Li extraction solvent and the precursor. be able to. For example, the porosity can be increased by increasing the amount of Li element in the precursor.

また、本開示においては、複数の上記一次粒子が凝集し、かつ、第二空隙を有する二次粒子である負極活物質の製造方法であって、水と、界面活性剤と、テンプレート材料と、重合開始剤とを含有するミセル溶液を準備する準備工程と、上記ミセル溶液に上述した一次粒子を添加して重合反応させる、重合反応工程と、上記重合反応後のミセル溶液を熱処理する、熱処理工程と、を有する負極活物質の製造方法を提供することができる。このような方法で、二次粒子の内部に第二空隙を有した負極活物質を製造することができる。また、上記二次粒子である負極活物質は、例えば、上述した一次粒子と、バインダーと、を含む粉末材料に、酪酸ブチル等の溶媒を添加して、造粒することにより作製することもできる。 Further, in the present disclosure, a method for producing a negative electrode active material, which is a secondary particle in which a plurality of the above primary particles are aggregated and has a second void, is a method of producing water, a surfactant, a template material, and the like. A preparatory step of preparing a micelle solution containing a polymerization initiator, a polymerization reaction step of adding the above-mentioned primary particles to the above-mentioned micelle solution to carry out a polymerization reaction, and a heat treatment step of heat-treating the micelle solution after the above-mentioned polymerization reaction. And, a method for producing a negative electrode active material having the above can be provided. In such a method, a negative electrode active material having a second void inside the secondary particles can be produced. Further, the negative electrode active material which is the secondary particles can also be produced, for example, by adding a solvent such as butyl butyrate to the powder material containing the primary particles and the binder described above and granulating the particles. ..

B.電池
図1は本開示における電池の一例を示す概略断面図である。図1に示される電池10は、正極活物質層1と、負極活物質層2と、正極活物質層1および負極活物質層2の間に形成された電解質層3と、正極活物質層1の集電を行う正極集電体4と、負極活物質層2の集電を行う負極集電体5と、これらの部材を収納する電池ケース6とを有する。本開示においては、負極活物質層2が、上述した負極活物質を含有する。
B. Battery FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a battery in the present disclosure. The battery 10 shown in FIG. 1 has a positive electrode active material layer 1, a negative electrode active material layer 2, an electrolyte layer 3 formed between the positive electrode active material layer 1 and the negative electrode active material layer 2, and a positive electrode active material layer 1. It has a positive electrode current collector 4 for collecting current, a negative electrode current collector 5 for collecting current in the negative electrode active material layer 2, and a battery case 6 for accommodating these members. In the present disclosure, the negative electrode active material layer 2 contains the above-mentioned negative electrode active material.

本開示によれば、負極活物質層が上述した負極活物質を含有することで、充放電による拘束圧の上昇を抑制できる電池とすることができる。 According to the present disclosure, by containing the above-mentioned negative electrode active material in the negative electrode active material layer, it is possible to obtain a battery capable of suppressing an increase in the restraining pressure due to charging and discharging.

1.負極活物質層
負極活物質層は、少なくとも上述した負極活物質を含有する層である。負極活物質については、上記「A.負極活物質」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
1. 1. Negative electrode active material layer The negative electrode active material layer is a layer containing at least the above-mentioned negative electrode active material. Since the negative electrode active material is the same as the content described in "A. Negative electrode active material" above, the description here is omitted.

負極活物質層は、負極活物質として、上述した負極活物質のみを含有していてもよく、他の負極活物質を含有していてもよい。後者の場合、全ての負極活物質における、上述した負極活物質の割合は、例えば50重量%以上であってもよく、70重量%以上であってもよく、90重量%以上であってもよい。 The negative electrode active material layer may contain only the above-mentioned negative electrode active material as the negative electrode active material, or may contain another negative electrode active material. In the latter case, the proportion of the above-mentioned negative electrode active material in all the negative electrode active materials may be, for example, 50% by weight or more, 70% by weight or more, or 90% by weight or more. ..

負極活物質層における負極活物質の割合は、例えば、20重量%以上であり、30重量%以上であってもよく、40重量%以上であってもよい。一方、負極活物質の割合は、例えば、80重量%以下であり、70重量%以下であってもよく、60重量%以下であってもよい。 The ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is, for example, 20% by weight or more, 30% by weight or more, or 40% by weight or more. On the other hand, the proportion of the negative electrode active material may be, for example, 80% by weight or less, 70% by weight or less, or 60% by weight or less.

また、負極活物質層は、必要に応じて、固体電解質、導電材およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。固体電解質の種類については、後述する「3.電解質層」において、詳細に説明する。負極活物質層における固体電解質の割合は、例えば1重量%以上であり、10重量%以上であってもよく、20重量%以上であってもよい。一方、負極活物質層における固体電解質の割合は、例えば60重量%以下であり、50重量%以下であってもよい。 Further, the negative electrode active material layer may further contain at least one of a solid electrolyte, a conductive material and a binder, if necessary. The type of solid electrolyte will be described in detail in "3. Electrolyte layer" described later. The proportion of the solid electrolyte in the negative electrode active material layer is, for example, 1% by weight or more, 10% by weight or more, or 20% by weight or more. On the other hand, the proportion of the solid electrolyte in the negative electrode active material layer is, for example, 60% by weight or less, and may be 50% by weight or less.

導電材としては、例えば炭素材料および金属粒子が挙げられる。炭素材料の具体例としては、例えば、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)等の粒子状炭素材料、炭素繊維、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー(CNF)、気相成長炭素繊維(VGCF)等の繊維状炭素材料が挙げられる。金属粒子としては、例えば、Ni、Cu、Fe、SUSを挙げることができる。負極活物質層における導電材の割合は、例えば1重量%以上であり、5重量%以上であってもよい。一方、導電材の割合は、例えば30重量%以下であり、20重量%以下であってもよい。 Examples of the conductive material include carbon materials and metal particles. Specific examples of the carbon material include particulate carbon materials such as acetylene black (AB) and Ketjen black (KB), carbon fibers, carbon nanotubes (CNT), carbon nanofibers (CNF), and vapor-grown carbon fibers. Examples thereof include fibrous carbon materials such as (VGCF). Examples of the metal particles include Ni, Cu, Fe, and SUS. The proportion of the conductive material in the negative electrode active material layer is, for example, 1% by weight or more, and may be 5% by weight or more. On the other hand, the proportion of the conductive material is, for example, 30% by weight or less, and may be 20% by weight or less.

バインダーとしては、例えば、ブタジエンゴム、水素化ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、水素化スチレンブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、水素化ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム系バインダー、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−ポリヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVDF−HFP)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等のフッ化物系バインダー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等ポリオレフィン系の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、ポリアミド等のアミド系樹脂、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート等のアクリル系樹脂、およびポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリラート等のメタクリル系樹脂が挙げられる。負極活物質層におけるバインダーの割合は、例えば、1重量%以上、30重量%以下である。 Examples of the binder include rubber-based binders such as butadiene rubber, hydride butadiene rubber, styrene butadiene rubber (SBR), hydride styrene butadiene rubber, nitrile butadiene rubber, hydride nitrile butadiene rubber, and ethylene propylene rubber, and polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride). PVDF), polyvinylidene fluoride-polyhexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP), fluoride-based binders such as polytetrafluoroethylene and fluororubber, polyolefin-based thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene and polystyrene, polyimides and polyamides. Examples thereof include imide-based resins such as imide, amide-based resins such as polyamide, acrylic resins such as polymethyl acrylate and polyethyl acrylate, and methacrylic resins such as polymethyl methacrylate and polyethyl methacrylate. The proportion of the binder in the negative electrode active material layer is, for example, 1% by weight or more and 30% by weight or less.

負極活物質層の厚さは、例えば、0.1μm以上、1000μm以下である。また、負極活物質層において負極活物質が上述した二次粒子を含む場合、負極活物質層の厚さ(α)は、上述したβ/αが所定の数値範囲を満たす値であることが好ましい。 The thickness of the negative electrode active material layer is, for example, 0.1 μm or more and 1000 μm or less. When the negative electrode active material contains the above-mentioned secondary particles in the negative electrode active material layer, the thickness (α) of the negative electrode active material layer is preferably a value in which the above-mentioned β / α satisfies a predetermined numerical range. ..

2.正極活物質層
正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する層である。また、正極活物質層は、必要に応じて、固体電解質、導電材およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。
2. Positive electrode active material layer The positive electrode active material layer is a layer containing at least a positive electrode active material. Further, the positive electrode active material layer may further contain at least one of a solid electrolyte, a conductive material and a binder, if necessary.

正極活物質としては、例えば、酸化物活物質が挙げられる。リチウムイオン電池に用いられる酸化物活物質としては、例えば、LiCoO、LiMnO、LiNiMn、LiVO、LiCrO、LiFePO、LiCoPO、LiNiO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3等の酸化物活物質が挙げられる。また、これらの活物質の表面には、例えば、LiNbO等のLiイオン伝導性酸化物を含有するコート層が形成されていてもよい。 Examples of the positive electrode active material include an oxide active material. Examples of the oxide active material used in the lithium ion battery include LiCoO 2 , LiMnO 2 , Li 2 Nimn 3 O 8 , LiVO 2 , LiCrO 2 , LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiO 2 , and LiNi 1/3 Co 1 /. Examples thereof include oxide active materials such as 3 Mn 1/3 O 2. Further, a coat layer containing a Li ion conductive oxide such as LiNbO 3 may be formed on the surface of these active materials.

正極活物質層における正極活物質の割合は、例えば、20重量%以上であり、30重量%以上であってもよく、40重量%以上であってもよい。一方、正極活物質の割合は、例えば、80重量%以下であり、70重量%以下であってもよく、60重量%以下であってもよい。 The ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is, for example, 20% by weight or more, 30% by weight or more, or 40% by weight or more. On the other hand, the proportion of the positive electrode active material may be, for example, 80% by weight or less, 70% by weight or less, or 60% by weight or less.

なお、正極活物質層に用いられる、固体電解質、導電材およびバインダーの種類ならびに割合については、上記「1.負極活物質層」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。 The types and proportions of the solid electrolyte, the conductive material and the binder used in the positive electrode active material layer are the same as those described in "1. Negative electrode active material layer" above, and thus the description thereof is omitted here. ..

正極活物質層の厚さは、例えば、0.1μm以上、1000μm以下である。 The thickness of the positive electrode active material layer is, for example, 0.1 μm or more and 1000 μm or less.

3.電解質層
電解質層は、正極活物質層および負極活物質層の間に形成される層である。電解質層を構成する電解質は、液体電解質(電解液)であってもよく、固体電解質であってもよいが、後者が好ましい。
3. 3. Electrolyte layer The electrolyte layer is a layer formed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. The electrolyte constituting the electrolyte layer may be a liquid electrolyte (electrolyte solution) or a solid electrolyte, but the latter is preferable.

固体電解質としては、典型的には、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、窒化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質等の無機固体電解質;ポリマー電解質等の有機高分子電解質が挙げられる。 Typical examples of the solid electrolyte include inorganic solid electrolytes such as sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, nitride solid electrolytes, and halide solid electrolytes; and organic polymer electrolytes such as polymer electrolytes.

リチウムイオン伝導性を有する硫化物固体電解質としては、例えば、Li元素、X元素(Xは、P、As、Sb、Si、Ge、Sn、B、Al、Ga、Inの少なくとも一種である)、および、S元素を含有する固体電解質が挙げられる。また、硫化物固体電解質は、O元素およびハロゲン元素の少なくとも一方をさらに含有していてもよい。ハロゲン元素としては、例えば、F元素、Cl元素、Br元素、I元素が挙げられる。 Examples of the sulfide solid electrolyte having lithium ion conductivity include Li element and X element (X is at least one of P, As, Sb, Si, Ge, Sn, B, Al, Ga and In). And a solid electrolyte containing an S element can be mentioned. Further, the sulfide solid electrolyte may further contain at least one of an O element and a halogen element. Examples of the halogen element include F element, Cl element, Br element, and I element.

硫化物固体電解質としては、例えば、LiS−P、LiS−P−LiI、LiS−P−GeS、LiS−P−LiO、LiS−P−LiO−LiI、LiS−P−LiI−LiBr、LiS−SiS、LiS−SiS−LiI、LiS−SiS−LiBr、LiS−SiS−LiCl、LiS−SiS−B−LiI、LiS−SiS−P−LiI、LiS−B、LiS−P−Z(ただし、m、nは正の数。Zは、Ge、Zn、Gaのいずれか。)、LiS−GeS、LiS−SiS−LiPO、LiS−SiS−LiMO(ただし、x、yは正の数。Mは、P、Si、Ge、B、Al、Ga、Inのいずれか。)が挙げられる。 The sulfide solid electrolyte, for example, Li 2 S-P 2 S 5, Li 2 S-P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-P 2 S 5 -GeS 2, Li 2 S-P 2 S 5 - Li 2 O, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 O-LiI, Li 2 S-P 2 S 5 -LiI-LiBr, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2- LiI, Li 2 S-SiS 2- LiBr, Li 2 S-SiS 2- LiCl, Li 2 S-SiS 2- B 2 S 3- LiI, Li 2 S-SiS 2- P 2 S 5- LiI, Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 SP 2 S 5- Z m S n (where m and n are positive numbers. Z is any of Ge, Zn, Ga), Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 2 S-SiS 2 -Li x MO y (where x and y are positive numbers. M is any of P, Si, Ge, B, Al, Ga and In. Is it?).

また、リチウムイオン伝導性を有する酸化物固体電解質としては、例えば、Li元素、Y元素(Yは、Nb、B、Al、Si、P、Ti、Zr、Mo、W、Sの少なくとも一種である)、および、O元素を含有する固体電解質が挙げられる。具体例としては、LiLaZr12、Li7−xLa(Zr2−xNb)O12(0≦x≦2)、LiLaNb12等のガーネット型固体電解質;(Li,La)TiO、(Li,La)NbO、(Li,Sr)(Ta,Zr)O等のペロブスカイト型固体電解質;Li(Al,Ti)(PO、Li(Al,Ga)(POのナシコン型固体電解質;LiPO、LIPON(LiPOのOの一部をNで置換した化合物)等のLi−P−O系固体電解質;LiBO、LiBOのOの一部をCで置換した化合物等のLi−B−O系固体電解質が挙げられる。 Further, the oxide solid electrolyte having lithium ion conductivity is, for example, at least one of Li element and Y element (Y is Nb, B, Al, Si, P, Ti, Zr, Mo, W and S). ), And a solid electrolyte containing an O element. Specific examples include garnet types such as Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 7-x La 3 (Zr 2-x Nb x ) O 12 (0 ≦ x ≦ 2), and Li 5 La 3 Nb 2 O 12. Solid electrolytes; Perobskite-type solid electrolytes such as (Li, La) TiO 3 , (Li, La) NbO 3 , (Li, Sr) (Ta, Zr) O 3, etc .; Li (Al, Ti) (PO 4 ) 3 , Li (Al, Ga) (PO 4 ) 3 pear-con type solid electrolyte; Li-PO -based solid electrolyte such as Li 3 PO 4 , LIPON (a compound in which a part of O of Li 3 PO 4 is replaced with N) Examples thereof include Li-BO solid electrolytes such as compounds in which a part of O of Li 3 BO 3 and Li 3 BO 3 is replaced with C.

バインダーについては、上記「1.負極活物質層」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。 Since the binder is the same as the content described in "1. Negative electrode active material layer" above, the description here is omitted.

4.その他の構成
本開示における電池は、上述した負極活物質層、正極活物質層および電解質層を少なくとも有する。さらに通常は、正極活物質層の集電を行う正極集電体、および負極活物質層の集電を行う負極集電体を有する。正極集電体の材料としては、例えば、SUS、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタンおよびカーボンが挙げられる。一方、負極集電体の材料としては、例えば、SUS、銅、ニッケルおよびカーボンが挙げられる。
4. Other Configuration The battery in the present disclosure has at least the above-mentioned negative electrode active material layer, positive electrode active material layer and electrolyte layer. Further, it usually has a positive electrode current collector that collects electricity from the positive electrode active material layer and a negative electrode current collector that collects electricity from the negative electrode active material layer. Examples of the material of the positive electrode current collector include SUS, aluminum, nickel, iron, titanium and carbon. On the other hand, examples of the material of the negative electrode current collector include SUS, copper, nickel and carbon.

また、本開示における電池は、正極活物質層、電解質層および負極活物質層に対して、厚さ方向に沿って拘束圧を付与する拘束治具をさらに有していてもよい。拘束治具としては、公知の治具を用いることができる。拘束圧は、例えば0.1MPa以上であり、1MPa以上であってもよく、5MPa以上であってもよい。一方、拘束圧は、例えば100MPa以下であり、50MPa以下であってもよく、20MPa以下であってもよい。 Further, the battery in the present disclosure may further have a restraining jig for applying a restraining pressure to the positive electrode active material layer, the electrolyte layer and the negative electrode active material layer along the thickness direction. As the restraint jig, a known jig can be used. The restraining pressure is, for example, 0.1 MPa or more, may be 1 MPa or more, or may be 5 MPa or more. On the other hand, the restraining pressure is, for example, 100 MPa or less, 50 MPa or less, or 20 MPa or less.

5.電池
本開示における電池は、リチウムイオン電池であることが好ましい。また、本開示における電池は、液系電池であってもよく、全固体電池であってもよいが、後者が好ましい。本開示における充放電による拘束圧の上昇を抑制する、という効果をより享受することができるからである。
5. Battery The battery in the present disclosure is preferably a lithium ion battery. Further, the battery in the present disclosure may be a liquid-based battery or an all-solid-state battery, but the latter is preferable. This is because the effect of suppressing an increase in the restraining pressure due to charging / discharging in the present disclosure can be further enjoyed.

また、本開示における電池は、一次電池であってもよく、二次電池であってもよいが、中でも二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。二次電池には、二次電池の一次電池的使用(初回充電のみを目的とした使用)も含まれる。 Further, the battery in the present disclosure may be a primary battery or a secondary battery, and among them, a secondary battery is preferable. This is because it can be charged and discharged repeatedly and is useful as an in-vehicle battery, for example. The secondary battery also includes the primary battery use of the secondary battery (use for the purpose of initial charging only).

また、本開示における電池は、単電池であってもよく、積層電池であってもよい。積層電池は、モノポーラ型積層電池(並列接続型の積層電池)であってもよく、バイポーラ型積層電池(直列接続型の積層電池)であってもよい。電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型が挙げられる。 Further, the battery in the present disclosure may be a single battery or a laminated battery. The laminated battery may be a monopolar type laminated battery (parallel connection type laminated battery) or a bipolar type laminated battery (series connection type laminated battery). Examples of the shape of the battery include a coin type, a laminated type, a cylindrical type and a square type.

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。 The present disclosure is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an example, and any object having substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present disclosure and exhibiting the same effect and effect is the present invention. Included in the technical scope of the disclosure.

[実施例1]
(負極活物質(一次粒子)の合成)
(1)シリサイドの作製
2mmから5mm塊状のSi(高純度化学製)および2mmから5mm塊状の遷移金属(Cr)を混合して、アルゴンアーク溶解によりインゴットを作製した。なお、Si元素とCr元素の割合は、下記表1の、(100−X)Si−(X)Mにおける、X=2とした。このインゴットをタングステン製乳鉢で破砕し、さらにボールミルで破砕することで、Si合金粉末(シリサイド)を作製した。
[Example 1]
(Synthesis of negative electrode active material (primary particles))
(1) Preparation of Silicide An ingot was prepared by mixing 2 mm to 5 mm lumpy Si (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.) and 2 mm to 5 mm lumpy transition metal (Cr) by argon arc dissolution. The ratio of Si element and Cr element was set to X = 2 in (100-X) Si- (X) M in Table 1 below. This ingot was crushed with a tungsten mortar and further crushed with a ball mill to prepare a Si alloy powder (SiO).

(2)ポーラスシリサイド(負極活物質)の作製
作製したSi合金粉末に含まれるSiの重量0.65gに対して、金属Li(本城金属製)を0.60gとなるように加えた。そして、Ar雰囲気下にてメノウ乳鉢で混合してLiSi前駆体を得た。得られたLiSi前駆体1.0gに、0℃のエタノール(ナカライテスク製)250mlを加えて、Ar雰囲気下のガラス反応器内にて120分間反応させた。その後、吸引ろ過にて液体と固体反応物Aとを分離し、固体反応物Aを回収した。回収した固体反応物A0.5gに、酢酸(ナカライテスク製)50mlを加えて、大気雰囲気下のガラス反応器内にて60分間反応させた。その後、吸引ろ過にて液体と固体反応物Bとを分離し、固体反応物Bを回収した。固体反応物Bを100℃で2時間真空乾燥してポーラスシリサイド(負極活物質)を作製した。
(2) Preparation of Porous Silicide (Negative Electrode Active Material) Metal Li (manufactured by Honjo Metal) was added so as to be 0.60 g with respect to the weight of Si contained in the prepared Si alloy powder of 0.65 g. Then, it was mixed in an agate mortar under an Ar atmosphere to obtain a LiSi precursor. To 1.0 g of the obtained LiSi precursor, 250 ml of ethanol (manufactured by Nacalai Tesque) at 0 ° C. was added, and the mixture was reacted in a glass reactor under an Ar atmosphere for 120 minutes. Then, the liquid and the solid reaction product A were separated by suction filtration, and the solid reaction product A was recovered. To 0.5 g of the recovered solid reaction product A, 50 ml of acetic acid (manufactured by Nacalai Tesque) was added, and the mixture was reacted in a glass reactor under an air atmosphere for 60 minutes. Then, the liquid and the solid reaction product B were separated by suction filtration, and the solid reaction product B was recovered. The solid reaction product B was vacuum dried at 100 ° C. for 2 hours to prepare porous silicide (negative electrode active material).

(評価用電池の作製)
固体電解質として0.75LiS−0.25P0.7gと、平均粒子径(平均一次粒子径)を3μmに調整した上記負極活物質0.6gと、導電材としてVGCFを0.06gと、バインダーとしてPVDF系樹脂を5重量%で含有した酪酸ブチル溶液0.24gとを、ポリプロピレン製容器に添加した。この容器を超音波分散装置中で30秒間超音波処理した後、振とう器を用いて30分間振とう処理をして負極合材を得た。得られた負極合材を、アプリケーターを用いたブレード法により集電体(銅箔)上に塗工し、60分間自然乾燥した。このようにして得られた負極前駆体を、100℃に調整したホットプレート上で30分間乾燥して負極を作製した。
(Manufacturing of evaluation battery)
0.75Li 2 S-0.25P 2 S 5 0.7 g as a solid electrolyte, 0.6 g of the negative electrode active material whose average particle size (average primary particle size) was adjusted to 3 μm, and VGCF as a conductive material were 0. 06 g and 0.24 g of a butyl butyrate solution containing 5% by weight of a PVDF resin as a binder were added to a polypropylene container. This container was ultrasonically treated in an ultrasonic disperser for 30 seconds and then shaken for 30 minutes using a shaker to obtain a negative electrode mixture. The obtained negative electrode mixture was applied onto a current collector (copper foil) by a blade method using an applicator, and air-dried for 60 minutes. The negative electrode precursor thus obtained was dried on a hot plate adjusted to 100 ° C. for 30 minutes to prepare a negative electrode.

固体電解質として0.75LiS−0.25P0.3gと、正極活物質としてLiNi1/3Co1/3Mn1/32gと、導電材としてVGCFを0.03gと、バインダーとしてPVDF系樹脂を5重量%含有した酪酸ブチル溶液0.3gとを、ポリプロピレン製容器に添加した。この容器を超音波分散装置中で30秒間超音波処理した後、振とう器を用いて30分間振とう処理をして正極合材を得た。得られた正極合材を、アプリケーターを用いたブレード法により集電体(アルミニウム箔)上に塗工し、60分間自然乾燥した。このようにして得られた正極前駆体を、100℃に調整したホットプレート上で30分間乾燥して正極を作製した。 0.75Li 2 S-0.25P 2 S 5 0.3 g as a solid electrolyte , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 2 g as a positive electrode active material, and 0.03 g of VGCF as a conductive material. , 0.3 g of a butyl butyrate solution containing 5% by weight of a PVDF resin as a binder was added to a polypropylene container. This container was ultrasonically treated in an ultrasonic disperser for 30 seconds and then shaken for 30 minutes using a shaker to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was applied onto a current collector (aluminum foil) by a blade method using an applicator, and air-dried for 60 minutes. The positive electrode precursor thus obtained was dried on a hot plate adjusted to 100 ° C. for 30 minutes to prepare a positive electrode.

固体電解質として平均粒子径が2μmである0.75LiS−0.25P0.4gと、バインダーとしてABR系樹脂を5重量%含有したヘプタン溶液0.05gとを、ポリプロピレン製容器に添加した。この容器を超音波分散装置中で30秒間超音波処理した後、振とう器を用いて30分間振とう処理をしてペーストを得た。得られたペーストを、アプリケーターを用いたブレード法により基板(アルミニウム箔)上に塗工し、100℃に調整したホットプレート上で30分間乾燥して固体電解質層を作製した。 0.75Li 2 S-0.25P 2 S 5 0.4 g having an average particle size of 2 μm as a solid electrolyte and 0.05 g of a heptane solution containing 5% by weight of ABR resin as a binder were placed in a polypropylene container. Added. This container was sonicated in an ultrasonic disperser for 30 seconds and then shaken for 30 minutes using a shaker to obtain a paste. The obtained paste was applied onto a substrate (aluminum foil) by a blade method using an applicator, and dried on a hot plate adjusted to 100 ° C. for 30 minutes to prepare a solid electrolyte layer.

上記のようにして得られた、負極と、固体電解質層と、正極とを、この順で接するように積層した。この積層体に対して、130℃で200MPaの圧力を3分間印加して、評価用電池(全固体電池)を作製した。 The negative electrode, the solid electrolyte layer, and the positive electrode obtained as described above were laminated so as to be in contact with each other in this order. A pressure of 200 MPa was applied to this laminate at 130 ° C. for 3 minutes to prepare an evaluation battery (all-solid-state battery).

[実施例2〜6]
負極活物質における遷移金属元素の割合が、表1の値となるようにCrの量を変更した。また、上記「(2)ポーラスシリサイド(負極活物質)の作製」におけるLi量を、表1の第一空隙率の値となるよう調整した。これら以外は実施例1と同様にして評価用電池を作製した。
[Examples 2 to 6]
The amount of Cr was changed so that the ratio of the transition metal element in the negative electrode active material became the value shown in Table 1. Further, the amount of Li in the above "(2) Preparation of porous silicide (negative electrode active material)" was adjusted to be the value of the first porosity in Table 1. Except for these, an evaluation battery was produced in the same manner as in Example 1.

[比較例1]
負極活物質としてSi粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様にして評価用電池を作製した。
[Comparative Example 1]
An evaluation battery was produced in the same manner as in Example 1 except that Si particles were used as the negative electrode active material.

[比較例2]
実施例1において「(1)シリサイドの作製」を行わず、「(2)ポーラスシリサイド(負極活物質)の作製」のみを行ったこと以外は、実施例1と同様にして評価用電池を作製した。
[Comparative Example 2]
An evaluation battery was produced in the same manner as in Example 1 except that "(1) Fabrication of silicide" was not performed in Example 1 and only "(2) Preparation of porous silicide (negative electrode active material)" was performed. did.

[比較例3]
実施例1において「(2)ポーラスシリサイド(負極活物質)の作製」を行わず、「(1)シリサイドの作製」のみを行ったこと以外は、実施例1と同様にして評価用電池を作製した。
[Comparative Example 3]
An evaluation battery was produced in the same manner as in Example 1 except that "(2) Preparation of porous silicide (negative electrode active material)" was not performed in Example 1 and only "(1) Preparation of silicide" was performed. did.

[比較例4]
特許文献2(特開2015−095301号公報)の方法に準拠して負極活物質を作製した。この負極活物質を用いたこと以外は実施例1と同様にして、評価用電池を作製した。なお、シリサイド相に含まれる遷移金属元素は実施例1と同様とした。
[Comparative Example 4]
A negative electrode active material was prepared according to the method of Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-095301). An evaluation battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this negative electrode active material was used. The transition metal element contained in the silicide phase was the same as in Example 1.

[比較例5および6]
負極活物質における遷移金属元素の割合が、50mol%となるようにCrの量を変更した。また、上記「(2)ポーラスシリサイド(負極活物質)の作製」におけるLi量を、表1の第一空隙率の値となるよう調整した。これら以外は実施例1と同様にして評価用電池を作製した。
[Comparative Examples 5 and 6]
The amount of Cr was changed so that the ratio of the transition metal element in the negative electrode active material was 50 mol%. Further, the amount of Li in the above "(2) Preparation of porous silicide (negative electrode active material)" was adjusted to be the value of the first porosity in Table 1. Except for these, an evaluation battery was produced in the same manner as in Example 1.

[評価1]
(第一空隙率)
実施例1〜6および比較例1〜6で作製した負極活物質(評価用電池の作製前の負極活物質)の断面SEM画像を取得した。取得したSEM画像に基づき、下記計算式から第一空隙率を算出した。各空隙率を表1に示す。また、実施例4および比較例4の一次粒子画像を図2および図3に示す。
第一空隙率(%)=100×(第一空隙部面積)/(一次粒子面積)
[Evaluation 1]
(First porosity)
Cross-sectional SEM images of the negative electrode active materials (negative electrode active materials before the production of the evaluation battery) produced in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 were acquired. Based on the acquired SEM image, the first porosity was calculated from the following formula. Each porosity is shown in Table 1. Further, the primary particle images of Example 4 and Comparative Example 4 are shown in FIGS. 2 and 3.
First porosity (%) = 100 x (first void area) / (primary particle area)

図2に示されるように、本開示における負極活物質(実施例4)では、一次粒子内部にSi相と、MSi相と、第一空隙とを有していることが確認された。また、図2に示されるように、Si相、MSi相と、第一空隙とが、それぞれ非連続の複数の相として存在しており、負極活物質の断面はまだら模様であった。一方で、図3に示されるように、比較例4では、第一空隙が全く確認されなかった。 As shown in FIG. 2, it was confirmed that the negative electrode active material (Example 4) in the present disclosure has a Si phase, an MSi phase, and a first void inside the primary particles. Further, as shown in FIG. 2, the Si phase, the MSi phase, and the first voids each existed as a plurality of discontinuous phases, and the cross section of the negative electrode active material was mottled. On the other hand, as shown in FIG. 3, in Comparative Example 4, the first void was not confirmed at all.

(拘束圧上昇量)
実施例1〜6および比較例1〜6で作製した各評価用電池を、所定の圧力で拘束し、0.1Cで所定の電圧まで定電流で通電し初回充電を行った。初回充電において、電池の拘束圧力をモニタリングし、充電状態における拘束圧力を測定した。拘束圧上昇量は、比較例1の値を1.00として相対的に評価した。結果を表1に示す。
(Amount of increase in restraint pressure)
Each of the evaluation batteries produced in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 was restrained at a predetermined pressure, and was energized at a constant current to a predetermined voltage at 0.1 C for initial charging. In the initial charge, the confining pressure of the battery was monitored, and the confining pressure in the charged state was measured. The amount of increase in the restraint pressure was relatively evaluated with the value of Comparative Example 1 as 1.00. The results are shown in Table 1.

(抵抗)
実施例1〜6および比較例1〜6で作製した各評価用電池に対して、25℃、SOC(State of Charge)60%における抵抗を求めた。具体的には、3.7Vの電圧まで0.245mAで充電を行った後、7.35mAで5秒間放電し、電圧の変化から内部抵抗を算出した。抵抗は、比較例1の値を1.00として、相対的に評価した。結果を表1に示す。
(resistance)
The resistance at 25 ° C. and 60% SOC (State of Charge) was determined for each of the evaluation batteries prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6. Specifically, after charging to a voltage of 3.7 V at 0.245 mA, the battery was discharged at 7.35 mA for 5 seconds, and the internal resistance was calculated from the change in voltage. The resistance was relatively evaluated with the value of Comparative Example 1 as 1.00. The results are shown in Table 1.

Figure 2021093343
Figure 2021093343

表1に示されるように、MSi相(シリサイド相)が存在せずに第一空隙を有した比較例2では、拘束圧の上昇が抑制されておらず、抵抗も高かった。これは、シリサイド相が存在しないため、電極作製時のプレス工程で第一空隙がつぶれてしまったためと考えられる。また、Si相とシリサイド相を有し、第一空隙を有さない比較例3および比較例4では、充電時にシリサイド相とSi相との界面で割れが生じてしまい、拘束圧の上昇が抑制できなかった。 As shown in Table 1, in Comparative Example 2 in which the MSi phase (0045 phase) did not exist and the first void was provided, the increase in the restraining pressure was not suppressed and the resistance was high. It is considered that this is because the first void was crushed in the pressing process at the time of electrode production because the silicide phase did not exist. Further, in Comparative Example 3 and Comparative Example 4 which have a Si phase and a silicide phase and do not have a first void, cracks occur at the interface between the VDD phase and the Si phase during charging, and an increase in the restraining pressure is suppressed. could not.

一方で、本開示における負極活物質(一次粒子)を用いた評価用電池(実施例1〜実施例6)では、拘束圧の上昇が顕著に抑制されていた。これはシリサイド相がピラーとして働き、第一空隙を維持できたためと考えられる。また、比較例2からわかるように、第一空隙を設けると通常抵抗は増加する傾向にある。しかしながら、シリサイド相は電子伝導性を有しているため、実施例1〜実施例6における評価用電池では抵抗の上昇を抑制できていた。また、遷移金属元素の割合が50mol%である比較例5および6では、シリサイド相のみが形成されSi相が形成されなかった。 On the other hand, in the evaluation batteries (Examples 1 to 6) using the negative electrode active material (primary particles) in the present disclosure, the increase in the restraining pressure was remarkably suppressed. It is considered that this is because the silicide phase acted as a pillar and the first void could be maintained. Further, as can be seen from Comparative Example 2, the normal resistance tends to increase when the first void is provided. However, since the silicide phase has electron conductivity, the evaluation batteries in Examples 1 to 6 could suppress the increase in resistance. Further, in Comparative Examples 5 and 6 in which the ratio of the transition metal element was 50 mol%, only the silicide phase was formed and the Si phase was not formed.

以上のことから、本開示における負極活物質(一次粒子)は充放電による体積変化が小さいため、これを用いた電池では、拘束圧の増加を抑制できることが確認された。 From the above, it was confirmed that since the negative electrode active material (primary particles) in the present disclosure has a small volume change due to charging and discharging, an increase in the restraining pressure can be suppressed in a battery using the negative electrode active material (primary particles).

[実施例7]
(負極活物質(二次粒子)の合成)
水と、界面活性剤(ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド)と、テンプレート材料(スチレン)と、重合開始剤(2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル))とを混合した溶液を加熱して、ミセル溶液を準備した。そして、ミセル溶液に、実施例4で作製した一次粒子(第一空隙率60%)と、有機溶媒(オクタン)とを加えて3時間反応(重合反応)させた。重合反応は冷却により終了させた。そして、500℃で熱処理を行うことで、一次粒子が凝集した二次粒子を作製した。なお、二次粒子の平均粒子径は、負極活物質層の積層方向における厚さに対する二次粒子の平均粒子径の比(β/α)が、表2の値になるように、適宜調整した。また、このような方法で作製した二次粒子は、内部に空隙(第二空隙)を有している。
[Example 7]
(Synthesis of negative electrode active material (secondary particles))
A solution of water, a surfactant (hexadecyltrimethylammonium bromide), a template material (styrene), and a polymerization initiator (2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)) is heated. The micelle solution was prepared. Then, the primary particles (first porosity 60%) prepared in Example 4 and an organic solvent (octane) were added to the micelle solution and reacted for 3 hours (polymerization reaction). The polymerization reaction was terminated by cooling. Then, by performing a heat treatment at 500 ° C., secondary particles in which the primary particles were aggregated were produced. The average particle size of the secondary particles was appropriately adjusted so that the ratio (β / α) of the average particle size of the secondary particles to the thickness of the negative electrode active material layer in the stacking direction was the value shown in Table 2. .. Further, the secondary particles produced by such a method have voids (second voids) inside.

(電池の作製)
負極活物質として上記二次粒子を用いて、負極活物質層の積層方向における厚さ(α)に対する上記二次粒子の平均粒子径(β)の割合(β/α)が、表2の値になるように、二次粒子の平均粒子径および負極活物質層の厚さを調整した。上記以外は実施例1と同様にして評価用電池を作製した。
(Battery production)
Using the secondary particles as the negative electrode active material, the ratio (β / α) of the average particle diameter (β) of the secondary particles to the thickness (α) in the stacking direction of the negative electrode active material layer is the value in Table 2. The average particle size of the secondary particles and the thickness of the negative electrode active material layer were adjusted so as to be. An evaluation battery was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

[実施例8〜11]
β/αが、表2の値になるように、二次粒子径の平均粒子径および負極活物質層の厚さを調整した。上記以外は、実施例7と同様にして評価用電池を作製した。
[Examples 8 to 11]
The average particle size of the secondary particle size and the thickness of the negative electrode active material layer were adjusted so that β / α had the values shown in Table 2. Except for the above, an evaluation battery was produced in the same manner as in Example 7.

[評価2]
(拘束圧上昇量)
実施例7〜11で作製した各評価用電池の拘束圧上昇量を、評価1と同様の方法で測定した。拘束圧上昇量は、実施例7の値を1.00として相対的に評価した。結果を表2に示す。
[Evaluation 2]
(Amount of increase in restraint pressure)
The amount of increase in the restraining pressure of each evaluation battery produced in Examples 7 to 11 was measured by the same method as in Evaluation 1. The amount of increase in the restraint pressure was relatively evaluated with the value of Example 7 as 1.00. The results are shown in Table 2.

(抵抗)
実施例7〜11で作製した各評価用電池の抵抗を、評価1と同様の方法で算出した。抵抗は、実施例7の値を1.00として、相対的に評価した。結果を表2に示す。
(resistance)
The resistance of each evaluation battery produced in Examples 7 to 11 was calculated by the same method as in Evaluation 1. The resistance was relatively evaluated with the value of Example 7 as 1.00. The results are shown in Table 2.

Figure 2021093343
Figure 2021093343

表2に示すように、β/αが大きくなるほど、拘束圧上昇量が減少していた。これは、二次粒子の平均粒子径が相対的に大きくなることで、負極活物質層における二次粒子間の空隙が多くなり、負極活物質の膨張を吸収できたためであると考えられる。一方、β/αが大きくなりすぎると、電池抵抗が急激に増加した。これは、二次粒子間の空隙が相対的に大きくなりすぎ、二次粒子間のLiイオン伝導度が低下したためと考えられる。以上から、拘束圧上昇量の抑制効果および抵抗の増加を考慮して、電池においては、β/αは、0.02以上、0.5以下が好ましいと考えられる。 As shown in Table 2, the larger the β / α, the smaller the amount of increase in the restraint pressure. It is considered that this is because the average particle size of the secondary particles is relatively large, so that the voids between the secondary particles in the negative electrode active material layer are increased and the expansion of the negative electrode active material can be absorbed. On the other hand, when β / α became too large, the battery resistance increased sharply. It is considered that this is because the voids between the secondary particles become relatively large and the Li ion conductivity between the secondary particles decreases. From the above, it is considered that β / α is preferably 0.02 or more and 0.5 or less in the battery in consideration of the effect of suppressing the amount of increase in the restraining pressure and the increase in resistance.

(シリサイドの機械強度)
Siおよび種々のシリサイドの機械的強度を、Phase-Field法によるシミュレーションから計算した。その結果を図4に示す。なお、図中で丸を付したシリサイドは相分離をし、Liと反応しないシリサイドである。機械的強度がシリコン(Si)よりも高いシリサイドであれば、一次粒子においてピラーとしての役割を十分に果たすことができると考えられる。また、相分離をし、Liと反応しないシリサイドは、ピラーとしての構造を維持しやすいと考えられる。
(Mechanical strength of silicide)
The mechanical strengths of Si and various silicides were calculated from simulations by the Phase-Field method. The result is shown in FIG. The silides circled in the figure are those which are phase-separated and do not react with Li. If the mechanical strength is higher than that of silicon (Si), it is considered that the silicide can sufficiently play a role as a pillar in the primary particles. Further, it is considered that the silicide that undergoes phase separation and does not react with Li can easily maintain the structure as a pillar.

1 …正極活物質層
2 …電解質層
3 …負極活物質層
4 …正極集電体
5 …負極集電体
6 …電池ケース
10 …電池
1 ... Positive electrode active material layer 2 ... Electrolyte layer 3 ... Negative electrode active material layer 4 ... Positive electrode current collector 5 ... Negative electrode current collector 6 ... Battery case 10 ... Battery

Claims (8)

Si相と、シリサイド相であるMSi相(Mは遷移金属元素である)と、第一空隙と、を有する一次粒子を含む、負極活物質。 A negative electrode active material containing primary particles having a Si phase, an MSi phase (M is a transition metal element) which is a silicide phase, and a first void. 前記一次粒子に含まれるSi元素および前記遷移金属元素の合計に対する、前記遷移金属元素の割合が、2mol%以上、50mol%未満である、請求項1に記載の負極活物質。 The negative electrode active material according to claim 1, wherein the ratio of the transition metal element to the total of the Si element and the transition metal element contained in the primary particles is 2 mol% or more and less than 50 mol%. 前記一次粒子における前記第一空隙の割合は、3%以上である、請求項1または請求項2に記載の負極活物質。 The negative electrode active material according to claim 1 or 2, wherein the ratio of the first voids in the primary particles is 3% or more. 前記遷移金属元素は、W、Mo、Cr、V、Nb、Fe、Ti、Zr、HfおよびOsの少なくとも一種である、請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の負極活物質。 The negative electrode activity according to any one of claims 1 to 3, wherein the transition metal element is at least one of W, Mo, Cr, V, Nb, Fe, Ti, Zr, Hf and Os. material. 前記遷移金属元素は、Cr、Ti、Zr、HfおよびOsの少なくとも一種である、請求項4に記載の負極活物質。 The negative electrode active material according to claim 4, wherein the transition metal element is at least one of Cr, Ti, Zr, Hf and Os. 前記負極活物質は、複数の前記一次粒子が凝集し、かつ、第二空隙を有する二次粒子である、請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載の負極活物質。 The negative electrode active material according to any one of claims 1 to 5, wherein the negative electrode active material is a secondary particle in which a plurality of the primary particles are aggregated and has a second void. 正極活物質層と、負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に形成された電解質層と、を有する電池であって、
前記負極活物質層が、請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載の負極活物質を含有する、電池。
A battery having a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and an electrolyte layer formed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer.
A battery in which the negative electrode active material layer contains the negative electrode active material according to any one of claims 1 to 6.
前記負極活物質層が、請求項6に記載の負極活物質を含有し、
前記負極活物質層の積層方向における厚みをα(μm)、前記二次粒子の平均粒子径をβ(μm)とした場合に、β/αが、0.02以上、0.5以下である、請求項7に記載の電池。
The negative electrode active material layer contains the negative electrode active material according to claim 6.
When the thickness of the negative electrode active material layer in the stacking direction is α (μm) and the average particle size of the secondary particles is β (μm), β / α is 0.02 or more and 0.5 or less. , The battery according to claim 7.
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