JP2022079612A - 負極材料、電池、負極材料の製造方法、及び電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る電池の模式的な一部断面図である。本実施形態に係る電池1は、リチウムイオン二次電池である。電池1は、ケージング10と、電極群12と、図示しない電解液と、を備える。ケージング10は、内部に電極群12及び電解液を収納するケースである。ケージング10内には、電極群12以外にも、電極群12に接続される配線や端子などを備えていてよい。
図2は、本実施形態に係る負極の模式的な断面図である。図2に示すように、負極14は、集電層20と、負極材料層22と、を備える。集電層20は、導電性部材で構成される層である。集電層20の導電性部材としては、例えば銅が挙げられる。負極材料層22は、本実施形態に係る負極材料を含む層である。負極材料層22は、集電層20の表面に設けられる。集電層20の厚みは、例えば、15μm以上40μm以下程度であってよく、負極材料層22の厚みは、例えば20μm以上200μm以下程度であってよい。
正極16は、集電層と正極材料層とを備える。正極16の集電層は、導電性部材で構成される層であり、ここでの導電性部材としては、例えばアルミニウムが挙げられる。正極材料層は、正極材料の層であり、正極16の集電層の表面に設けられる。正極の集電層の厚みは、例えば、10μm以上30μm以下程度であってよく、正極材料層の厚みは、例えば10μm以上100μm以下程度であってよい。
セパレータ18は、絶縁性の部材である。本実施形態では、セパレータ18は、例えば、樹脂製の多孔質膜であり、樹脂としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などが挙げられる。また、セパレータ18は、異なる材料の膜が積層された構造であってもよい。また、セパレータ18は、セパレータ13は、耐熱層を有していてもよい。耐熱層は、高融点の物質を含有する層である。耐熱層は、たとえば、アルミナ等の無機材料の粒子を含有してもよい。
電池1に設けられる電解液は、非水電解液である。電解液は、電極群12内の空隙に含浸されている。電解液は、例えば、リチウム塩および非プロトン性溶媒を含む。リチウム塩は、非プロトン性溶媒に分散、溶解している。リチウム塩としては、たとえば、LiPF6、LiBF4、Li[N(FSO2)2]、Li[N(CF3SO2)2]、Li[B(C2O4)2]、LiPO2F2などが挙げられる。非プロトン性溶媒は、例えば、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルの混合物であってよい。環状炭酸エステルとしては、たとえば、EC、PC、ブチレンカーボネート等が挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)等が挙げられる。
次に、本実施形態に係る電池1の製造方法を説明する。図3は、本実施形態の電池の製造方法を説明するフローチャートである。図3に示すように、本製造方法においては、ステップS10からステップS16の工程で、負極14を形成する。
(製造条件)
次に、実施例について説明する。実施例1から実施例2においては、アモルファスカーボンと三酸化タングステンとを用いて、実施形態で説明した溶液法で、負極材料を製造した。具体的には、50ml容量のビーカー内に、濃度が28%のアンモニア溶液を5mlと、WO3原料とを添加して、12時間撹拌して、アンモニア溶液にWO3原料を溶解させた。そして、このアンモニア溶液に、アモルファスカーボン原料と5mlの純水とを添加した。さらに、このアンモニア溶液に、WO3原料との重量比が1:1となるように、SDSも添加した。そして、このアンモニア溶液を撹拌した後、乾燥させて、負極中間物を生成した。そして、この負極中間物を、管状炉内に導入し、アルゴン雰囲気下で、700℃で2時間加熱して、負極材料を製造した。
実施例1から実施例5、及び比較例の方法で製造した負極材料を、評価した。評価としては、負極材料をSEMで撮像して、カーボンの表面にWO3材料が設けられているかを観察した。また、XRDにより、カーボンと三酸化タングステンとのピークがあるかを確認した。また、負極材料を用いた負極を製造して、充放電を繰り返した際の容量を測定した。
14 負極
22 負極材料層
30 アモルファスカーボン粒子
32 WO3粒子
Claims (9)
- 電池の負極材料であって、
アモルファスカーボンと、前記アモルファスカーボンの表面に設けられる三酸化タングステンと、を含み、前記アモルファスカーボンと前記三酸化タングステンとが焼結されている、負極材料。 - 前記三酸化タングステンの添加量と前記アモルファスカーボンの添加量との合計量に対する、前記三酸化タングステンの添加量の比率が、2重量%より多く8重量%以下となっている、請求項1に記載の負極材料。
- 六方晶の結晶構造の前記三酸化タングステンを含む、請求項1又は請求項2に記載の負極材料。
- 単斜晶と三斜晶との少なくともいずれか一方の結晶構造の前記三酸化タングステンを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の負極材料。
- 黒鉛を含まない、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の負極材料。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の負極材料と、正極材料とを含む、電池。
- 三酸化タングステンの添加量とアモルファスカーボンの添加量との合計量に対する、前記三酸化タングステンの添加量の比率を、2重量%より多く8重量%以下として、前記アモルファスカーボンと、前記アモルファスカーボンの表面に設けられる三酸化タングステンと、を含む電池の負極材料を製造する、
負極材料の製造方法。 - 前記三酸化タングステンと前記アモルファスカーボンとを含む負極中間物を加熱して前記負極材料を製造する、請求項7に記載の負極材料の製造方法。
- 請求項7又は請求項8に記載の負極材料の製造方法と、正極材料を製造するステップと、を含む、電池の製造方法。
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