JP2023025888A - リチウムイオン二次電池用負極活物質、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池用負極電極 - Google Patents
リチウムイオン二次電池用負極活物質、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池用負極電極 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023025888A JP2023025888A JP2021131319A JP2021131319A JP2023025888A JP 2023025888 A JP2023025888 A JP 2023025888A JP 2021131319 A JP2021131319 A JP 2021131319A JP 2021131319 A JP2021131319 A JP 2021131319A JP 2023025888 A JP2023025888 A JP 2023025888A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- active material
- secondary battery
- ion secondary
- electrode active
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 194
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 194
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 176
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 27
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 claims abstract description 97
- 229910000502 Li-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 81
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 22
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 18
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 15
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 10
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 7
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 229910000174 eucryptite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052642 spodumene Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 25
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 25
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 21
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 14
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 13
- 229910010100 LiAlSi Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 10
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N lithium metasilicate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Si]([O-])=O PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052912 lithium silicate Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- QMGYPNKICQJHLN-UHFFFAOYSA-M Carboxymethylcellulose cellulose carboxymethyl ether Chemical compound [Na+].CC([O-])=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O QMGYPNKICQJHLN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 4
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 3
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 2
- ZNTNOUPVDYWPHO-UHFFFAOYSA-N [Li].[Si]=O.[Si] Chemical compound [Li].[Si]=O.[Si] ZNTNOUPVDYWPHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical group 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 2
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004657 carbamic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- PPQREHKVAOVYBT-UHFFFAOYSA-H dialuminum;tricarbonate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O PPQREHKVAOVYBT-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 239000011357 graphitized carbon fiber Substances 0.000 description 2
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical compound FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 125000001889 triflyl group Chemical group FC(F)(F)S(*)(=O)=O 0.000 description 2
- ZYAMKYAPIQPWQR-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2,2-pentafluoro-3-methoxypropane Chemical compound COCC(F)(F)C(F)(F)F ZYAMKYAPIQPWQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUAMLBIYJDPGFU-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethoxypropane Chemical compound COCCCOC UUAMLBIYJDPGFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DOMLQXFMDFZAAL-UHFFFAOYSA-N 2-methoxycarbonyloxyethyl methyl carbonate Chemical compound COC(=O)OCCOC(=O)OC DOMLQXFMDFZAAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCTQNZRJAGLDPD-UHFFFAOYSA-N 3-(difluoromethoxy)-1,1,2,2-tetrafluoropropane Chemical compound FC(F)OCC(F)(F)C(F)F PCTQNZRJAGLDPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1,3-oxazolidin-2-one Chemical compound CN1CCOC1=O VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKZFQPGIDVGTLZ-UHFFFAOYSA-N 4-(trifluoromethyl)-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC(F)(F)C1COC(=O)O1 GKZFQPGIDVGTLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018111 Li 2 S-B 2 S 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018127 Li 2 S-GeS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018133 Li 2 S-SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008373 Li-Si-O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010820 Li2B10Cl10 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009290 Li2S-GeS2-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009324 Li2S-SiS2-Li3PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009328 Li2S-SiS2—Li3PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009110 Li2S—GeS2—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007295 Li2S—SiS2—Li3PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013188 LiBOB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010941 LiFSI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013131 LiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006757 Li—Si—O Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229940118662 aluminum carbonate Drugs 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N butyronitrile Chemical compound CCCC#N KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 238000007766 curtain coating Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003759 ester based solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005453 ketone based solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- SWVGZFQJXVPIKM-UHFFFAOYSA-N n,n-bis(methylamino)propan-1-amine Chemical compound CCCN(NC)NC SWVGZFQJXVPIKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N n-fluorosulfonylsulfamoyl fluoride Chemical compound FS(=O)(=O)NS(F)(=O)=O KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006259 thermoplastic polyimide Polymers 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
(a)前記一般式(1)において、SiとAlとの比(z/y)が1.0≦(z/y)≦5.5の範囲にあること、
(b)前記リチウムアルミノケイ酸塩がLiAlSiO4、LiAlSi2O6及びLiAlSi3O8から選ばれる少なくとも1つであること、
(c)前記リチウムアルミノケイ酸塩は、JIS H7805:2005に規定されるX線回折法による結晶構造解析において、
ケイ素に起因する回折ピーク2θ(deg)として、28.20~28.60,47.10~47.50,55.90~56.30と、
リチウムアルミノケイ酸塩に起因する回折ピーク2θ(deg)として、25.10~25.60,47.10~47.70,55.80~56.30とを有すること、
(d)前記リチウムイオン二次電池用負極活物質に含まれる前記シリコン粒子の含有率が40~90質量%であること、
(e)前記シリコン粒子の平均粒子径が、5~100nmであること等が好ましい手段として考えられる。
工程(1);炭酸リチウムと水酸化アルミニウムと二酸化ケイ素とを混合・粉砕した後、大気圧雰囲気下にて800~1000℃の温度により焼成をすることにより三次元網目構造を有するリチウムアルミノケイ酸塩を製造する工程と、
工程(2);前記工程(1)において製造した前記リチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子とを混合・粉砕することにより負極活物質前駆体を製造する工程と、
工程(3);前記工程(2)において製造した前記負極活物質前駆体を不活性ガス雰囲気下にて焼結する工程と、を含み、
前記リチウムアルミノケイ酸塩は、下記一般式(1)で表されることを特徴とする。
第1実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質について説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質は、三次元網目構造であるリチウムアルミノケイ酸塩中にシリコン粒子が分散した構造を有することを特徴とする。リチウムアルミノケイ酸塩は、AlとSiとOとが三次元的に共有結合した構造を有する。リチウムアルミノケイ酸塩は、結合力の最も強い共有結合が三次元的にAlとSiとOとの間にネットワーク(三次元網目構造)を形成している。このためリチウムイオン二次電池用負極活物質を構成するリチウムアルミノケイ酸塩は、三次元網目構造の強度が大きく、かつ、耐久性が高いという特徴を有する。さらに、本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質を構成するリチウムアルミノケイ酸塩は、大きな骨格を基本構造とした分枝構造を有しているため、シリコン粒子の高強度マトリックスとして有力に作用する。
なお、本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質を構成するリチウムアルミノケイ酸塩は、上記一般式(1)を満たすものであれば、Si/Al比(z/y)が上記範囲外であっても、本発明の対象になり得る。その理由は、Si/Al比(z/y)が上記範囲外であれば、上記デメリットが生じるものの、その主相は三次元網目状構造をとるため、本発明の狙いの効果は発現できるからである。
次に、第2実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法について説明する。図4は、本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法の各工程を示すフロー図である。図4に示されるように、本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法は、シリコン粒子が三次元網目構造を有するリチウムアルミノケイ酸塩を含むマトリックスに分散されたリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法であり、以下の工程(1)~(3)を含む。以下、各工程について説明する。
本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法は、工程(1);リチウムアルミノケイ酸塩を製造する工程を含む。工程(1)において製造されるリチウムアルミノケイ酸塩の原料は、炭酸リチウムと水酸化アルミニウムと二酸化ケイ素である。これらの原料を所定量、秤量する。炭酸リチウムと水酸化アルミニウムと二酸化ケイ素との混合比(質量比)は、三次元網目構造を有するリチウムアルミノケイ酸塩を形成することができる混合比であれば、特に限定されるものではないが、LiAlSiO4を作製する場合は、質量比で、炭酸リチウム:水酸化アルミニウム:二酸化ケイ素が2.0:3.0:4.0であることが好ましい。また、LiAlSi2O6を作製する場合は、前述の二酸化ケイ素の比率を2倍とし、LiAlSi3O8を作製する場合は、前述の二酸化ケイ素の比率を3倍とすることにより合成できる。ここで、炭酸リチウム:水酸化アルミニウム:二酸化ケイ素の質量比は、それぞれの原料に含まれるリチウム、アルミニウム、ケイ素の含有量によって適宜定めることができる。なお、工程(1)において原料として使用される炭酸リチウム以外にも水酸化リチウム、酸化リチウム、硫酸リチウムを使用することができる。工程(1)において原料として使用される水酸化アルミニウム以外にも酸化アルミニウム、炭酸アルミニウム、硫酸アルミニウム等を使用することができる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法は、前記工程(1)において製造した前記リチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子とを混合・粉砕することにより負極活物質前駆体を製造する工程を含む。工程(2)において製造される負極活物質前駆体は、リチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子を含む。工程(2)において、リチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子とを混合・粉砕する。具体的には、リチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子とをボールミル等の容器に投入し、その後ボールミルを回転させることにより、リチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子を混合・粉砕する。ここで、リチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子との質量比は、リチウムアルミノケイ酸塩が10~60質量%に対して、シリコン粒子が40~90質量%であることが好ましい。リチウムアルミノケイ酸塩の質量が上記範囲であれば、リチウムイオン二次電池用負極活物質に含まれるシリコン粒子を十分に担持することができるため好ましい。また、シリコン粒子の質量が上記範囲であれば、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を保持することができるため好ましい。工程(2)において、三次元網目構造を有するリチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子からなるリチウムイオン二次電池用負極活物質の前駆体が形成される。工程(2)においてリチウムアルミノケイ酸塩に混合されるシリコン粒子は、リチウムイオン二次電池用負極活物質の役割を有する。なお、工程(2)において、混合・粉砕前のリチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子からなる混合物に含まれるシリコン粒子の粒子径は、0.2~100μmであることが好ましい。混合・粉砕前のシリコン粒子の粒子径を上記範囲に設定することにより、リチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子とを混合・粉砕することにより得られる負極活物質前駆体に含まれるシリコン粒子の粒子径を5~100nmとすることができる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法は、工程(3);前記工程(2)において製造した前記負極活物質前駆体を不活性ガス雰囲気下にて焼結する工程を含む。前記負極活物質前駆体を不活性ガス雰囲気下にて焼結することにより、当該負極活物質前駆体がリチウムイオン二次電池用負極活物質となる。
第3実施形態のリチウムイオン二次電池用負極電極について説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極電極は、上記実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質を含んでいる。 本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質を含む負極電極は、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能である。本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極電極の形態としては、上記実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質を含む負極合剤が負極集電体に担持されてなる負極電極、上記実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質のみから構成される負極電極を挙げることができる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極電極に含まれるリチウムイオン二次電池用負極活物質には、本発明の目的を妨げない範囲で上記実施形態のリチウムイオン二次電池用負極活物質に他の負極活物質を含むことができる。他の負極活物質としては、炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物、金属又は合金であって、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能な材料を含んでいてもよい。
本実施形態の負極電極が有する負極集電体としては、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、ステンレスなどの金属材料を形成材料とする帯状の部材を挙げることができる。なかでも、リチウムと合金を作り難く、加工しやすいという点で、銅(Cu)を形成材料とし、薄膜状に加工したものが好ましい。
第4実施形態のリチウムイオン二次電池について説明する。図7は、リチウムイオン二次電池用負極を備えたリチウムイオン二次電池の構造を示したモデル図である。図7に示されるように、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、上記実施形態のリチウムイオン二次電池用負極電極を備えている。なお、上記リチウムイオン二次電池用負極電極の形状としては、例えば、当該電極を巻回の軸に対して垂直方向に切断したときの断面形状が、円、楕円、長方形、角を丸めた長方形となるような柱状の形状を挙げることができる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池が備えている正極電極は、正極活物質、導電材及びバインダーを含む正極合剤を調製し、正極合剤を正極集電体に担持させることで製造することができる。
正極活物質としては、リチウムの可逆的なインターカレーションおよびデインターカレーションが可能な化合物(リチエイテッドインターカレーション化合物)を使用することができる。具体的には、コバルト、マンガン、ニッケルまたはこれらの組み合わせの金属とリチウムとの複合酸化物のうちの1種以上を使用することができる。正極活物質の具体的な例としてはコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等を例示することができる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池が備えている正極電極に含まれる導電材としては、炭素材料を用いることができる。炭素材料として黒鉛粉末、カーボンブラック(例えば、アセチレンブラック)、繊維状炭素材料などを挙げることができる。カーボンブラックは、微粒で表面積が大きいため、少量を正極合剤中に添加することで、正極内部の導電性を高め、充放電効率及び出力特性を向上させることができる。一方、カーボンブラックを多く入れすぎるとバインダーによる正極合剤と正極集電体との結着力、及び正極合剤内部の結着力がいずれも低下し、かえって内部抵抗を増加させる原因となる。
正極電極が有するバインダーとしては、熱可塑性樹脂を用いることができる。この熱可塑性樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂等を挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂は、2種以上を混合して用いてもよい。
本実施形態の正極が有する正極集電体としては、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレスなどの金属材料を形成材料とする帯状の部材を用いることができる。なかでも、加工しやすく、安価であるという点で、アルミニウム(Al)を形成材料とし、薄膜状に加工したものが好ましい。
本実施形態のリチウムイオン二次電池が有するセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質からなる、多孔質膜、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができる。さらに、これらの材質を2種以上用いてセパレータを形成してもよいし、これらの材料を積層してセパレータを形成してもよい。
本実施形態のリチウムイオン二次電池が有する電解液は電解質及び有機溶媒を含有していてもよい。電解液に含まれる電解質としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(COCF3)、Li(C4F9SO3)、LiC(SO2CF3)3、Li2B10Cl10、LiBOB(ここで、BOBは、bis(oxalato)borateを示す。)、LiFSI(ここで、FSIはbis(fluorosulfonyl)imideを示す。)、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4などのリチウム塩が挙げられる。また、これらの電解質から選ばれる2種以上の電解質の混合物を使用してもよい。電解質としては、フッ素を含むLiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2及びLiC(SO2CF3)3からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
シリコン粒子を分散させるマトリックスとして、リチウムアルミノケイ酸塩を表す上記一般式(1)中、x=1、y=1、z=1に設定したLiAlSiO4を製造し、リチウムイオン二次電池用負極活物質を製造した後、当該負極活物質を含む負極電極を製造した。さらに上記負極電極を備えたリチウムイオン二次電池であるコイン型二次電池を製造した。そして、製造したコイン型二次電池の評価(放電容量維持率(サイクル特性))を行った。具体的には、以下のように負極活物質、負極電極、コイン型二次電池を製造し、当該コイン型二次電池を評価した。
負極活物質に含まれるマトリックスの原料として、炭酸リチウム(Li2CO3)、二酸化ケイ素(SiO2)及び水酸化アルミニウム(Al(OH)3)を所定比率で秤量し、これらの原料を容器回転揺動型粉体混合機(ロッキングミキサー;愛知電機株式会社製「RM10-3」)に投入し、乾式混合を4.0時間行った。乾式混合には、メディアとしてナイロン製ボールミル(直径Φ:20mmの鉄心入り)を用いた。上記乾式混合の完了後、炭酸リチウム(Li2CO3)、二酸化ケイ素(SiO2)及び水酸化アルミニウム(Al(OH)3)の混合粉が得られた。得られた混合粉を大気圧雰囲気下、800~1000℃にて焼成し、LiAlSiO4を得た。
図7に示されたリチウムイオン二次電池の一例として、コイン型二次電池を以下のように製造した。負極電極を直径Φ:13mmの円形状に打ち抜き、乾燥温度90℃、乾燥時間15.0hに設定し、真空乾燥をした。真空乾燥後の円形状の負極電極をグローブボックスに投入した。グローブボックス内において、CR2032用コイン型二次電池用部材、対極電極用金属Li(リチウム;直径Φ:15mm)、濃度1.0mol/LのLiPF6電解液(電解質LiPF6、電解液(エチレンカーボネート(EC):ジエチルカーボネート(DEC))を用いてコイン型二次電池を組み立てた。
製造した上記コイン型二次電池を充放電装置にセットして、CC充電-放電、0.0~1.0V、レート0.1C(0.5mA)充放電試験を行った。コイン型二次電池の放電容量維持率(サイクル特性)を評価することにより、負極活物質の性能を評価した。表1及び図8に実施例1で製造した負極活物質を含む負極材料を備えたコイン型二次電池の放電サイクル数に対する放電容量維持率(サイクル特性)の測定結果を示す。
負極活物質に含まれるマトリックスの原料に含まれる炭酸リチウム(Li2CO3)、二酸化ケイ素(SiO2)及び水酸化アルミニウム(Al(OH)3)の比率を変えることにより、シリコン粒子を分散させるマトリックスとして、リチウムアルミノケイ酸塩を表す上記一般式(1)中、x=1、y=1、z=2に設定したLiAlSi2O6(実施例2)を製造した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極活物質を製造した。さらに、当該負極活物質を含む負極電極を製造し、上記負極電極を備えたリチウムイオン二次電池であるコイン型二次電池を製造し、実施例1と同様にコイン型二次電池の放電容量維持率(サイクル特性)を評価した。表1に実施例2で製造した負極活物質を含む負極材料を備えたコイン型二次電池の放電サイクル数に対する放電容量維持率(サイクル特性)の測定結果を示す。
負極活物質に含まれるマトリックスの原料に含まれる炭酸リチウム(Li2CO3)及び二酸化ケイ素(SiO2)を用い、シリコン粒子を分散させるマトリックスとしてLi2Si2O5を製造した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池用負極活物質を製造した。
実施例1、2において製造された負極活物質を含む負極電極を備えた二次電池の放電容量維持率(サイクル特性)と比較例1において製造された二次電池の放電容量維持率(サイクル特性)とを比較した。表1から明らかなように、実施例1、2において製造された負極活物質を含む負極電極を備えた二次電池の放電容量維持率(サイクル数16)は、ともに77%であるのに対し、同サイクル数における比較例1の放電容量維持率は、66%と大きく異なっている。この傾向はサイクル数25では、より顕著に現れている。図8は、このサイクル数に伴う放電容量維持率の変化をより細かく見たものである。同図からも実施例による放電容量維持率は常に比較例を上回っており、この差は充放電サイクル数の増加とともに、より顕著に現れていることが確認できる。これらの評価結果から、本発明の負極活物質を含む負極電極を備えた二次電池は良好な放電容量維持率(サイクル特性)を示すことが明らかとなった。
101 上蓋
111 正極
112 スペーサー
113 SUSバネ
114 ガラスフィルター
102 受け皿
121 負極
122 パッキン
103 電解液
104 セパレータ
(a)前記一般式(1)において、SiとAlとの比(z/y)が1.0≦(z/y)≦5.5の範囲にあること、
(b)前記リチウムアルミノケイ酸塩がLiAlSiO4、LiAlSi2O6及びLiAlSi3O8から選ばれる少なくとも1つであること、
(c)前記リチウムイオン二次電池用負極活物質に含まれる前記シリコン粒子の含有率が40~90質量%であること、
(d)前記シリコン粒子の平均粒子径が、5~100nmであること等が好ましい手段として考えられる。
Claims (8)
- 前記一般式(1)において、SiとAlとの比(z/y)が1.0≦(z/y)≦5.5の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。
- 前記リチウムアルミノケイ酸塩がLiAlSiO4、LiAlSi2O6及びLiAlSi3O8から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。
- 前記リチウムアルミノケイ酸塩は、JIS H7805:2005に規定されるX線回折法による結晶構造解析において、
ケイ素に起因する回折ピーク2θ(deg)として、28.20~28.60,47.10~47.50,55.90~56.30と、
リチウムアルミノケイ酸塩に起因する回折ピーク2θ(deg)として、25.10~25.60,47.10~47.70,55.80~56.30と、を有することを特徴とする請求項1~3いずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。 - 前記リチウムイオン二次電池用負極活物質に含まれる前記シリコン粒子の含有率が40~90質量%であることを特徴とする請求項1~4いずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。
- 前記シリコン粒子の平均粒子径が、5~100nmであることを特徴とする請求項1~5いずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質。
- シリコン粒子がリチウムアルミノケイ酸塩を含むマトリックスに分散されたリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法であって、
工程(1);炭酸リチウムと水酸化アルミニウムと二酸化ケイ素とを混合・粉砕した後、大気圧雰囲気下にて800~1000℃の温度により焼成をすることにより三次元網目構造を有するリチウムアルミノケイ酸塩を製造する工程と、
工程(2);前記工程(1)において製造した前記リチウムアルミノケイ酸塩とシリコン粒子とを混合・粉砕することにより負極活物質前駆体を製造する工程と、
工程(3);前記工程(2)において製造した前記負極活物質前駆体を不活性ガス雰囲気下にて焼結する工程と、を含み、
前記リチウムアルミノケイ酸塩は、下記一般式(1)で表されることを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法。
- 請求項1~6いずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極活物質を含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021131319A JP7040832B1 (ja) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | リチウムイオン二次電池用負極活物質、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池用負極電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021131319A JP7040832B1 (ja) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | リチウムイオン二次電池用負極活物質、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池用負極電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7040832B1 JP7040832B1 (ja) | 2022-03-23 |
JP2023025888A true JP2023025888A (ja) | 2023-02-24 |
Family
ID=81214315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021131319A Active JP7040832B1 (ja) | 2021-08-11 | 2021-08-11 | リチウムイオン二次電池用負極活物質、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池用負極電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7040832B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7116518B1 (ja) | 2022-03-03 | 2022-08-10 | 日本重化学工業株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極活物質、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池用負極電極 |
KR20240071872A (ko) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | 에스케이온 주식회사 | 리튬 이차 전지용 음극 조성물 및 이를 사용해 제조된 리튬 이차 전지 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005183264A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Nec Corp | 二次電池用負極材料及びその製造方法並びにそれを用いた二次電池 |
JP2012509564A (ja) * | 2008-11-20 | 2012-04-19 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池用電極活物質及びその製造方法 |
JP2015044698A (ja) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 栃木県 | ユークリプタイト多孔体およびその製造方法 |
WO2019130787A1 (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池用負極活物質 |
CN111653759A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种硅基复合材料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-08-11 JP JP2021131319A patent/JP7040832B1/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005183264A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Nec Corp | 二次電池用負極材料及びその製造方法並びにそれを用いた二次電池 |
JP2012509564A (ja) * | 2008-11-20 | 2012-04-19 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池用電極活物質及びその製造方法 |
JP2015044698A (ja) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 栃木県 | ユークリプタイト多孔体およびその製造方法 |
WO2019130787A1 (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池用負極活物質 |
CN111653759A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种硅基复合材料及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7040832B1 (ja) | 2022-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108140823B (zh) | 负极活性物质、二次电池、负极材料和二次电池制造方法 | |
WO2016203696A1 (ja) | 非水電解質二次電池用負極活物質及び非水電解質二次電池、並びに非水電解質二次電池用負極材の製造方法 | |
JP5676747B2 (ja) | 二次電池のためのカソード活物質およびそれを含むリチウム二次電池 | |
WO2015063979A1 (ja) | 負極活物質、負極活物質の製造方法、並びに、リチウムイオン二次電池 | |
WO2011122448A1 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、および該正極活物質の前駆体、ならびに該正極活物質を用いた非水系電解質二次電池 | |
CN108701824B (zh) | 负极活性物质、混合负极活性物质、二次电池用负极、二次电池、及负极活性物质的制造 | |
KR20150017012A (ko) | 복합 양극 활물질, 이를 포함하는 리튬 전지, 및 이의 제조방법 | |
KR20140108102A (ko) | 복합 양극 활물질 및 그 제조방법, 상기 복합 양극 활물질을 채용한 양극과 리튬 전지 | |
JP6483723B2 (ja) | 正極活物質及びそれを含むリチウム二次電池 | |
KR101658510B1 (ko) | 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 이차전지 | |
KR101844631B1 (ko) | 양극 활물질과 이의 제조 방법 | |
JP2017188319A (ja) | 負極活物質、混合負極活物質材料、及び負極活物質の製造方法 | |
CN112189268A (zh) | 锂离子电池及其阴极活性材料 | |
JP6448462B2 (ja) | 非水電解質二次電池用負極活物質及び非水電解質二次電池並びに非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法 | |
JP7040832B1 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極活物質、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池用負極電極 | |
CN114744183A (zh) | 负极活性物质及制造方法、混合负极活性物质材料、负极、锂离子二次电池及制造方法 | |
CN110088970B (zh) | 非水电解质二次电池 | |
JP2017091683A (ja) | 非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法及び非水電解質二次電池の製造方法 | |
JP2023015403A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
WO2023166869A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極活物質、その製造方法、及びリチウムイオン二次電池用負極電極 | |
WO2017085907A1 (ja) | 負極活物質、負極電極、リチウムイオン二次電池、非水電解質二次電池用負極材の製造方法及びリチウムイオン二次電池の製造方法 | |
CN110073534B (zh) | 非水电解质二次电池 | |
KR20170074624A (ko) | 양극 활물질, 이를 채용한 리튬 전지, 및 상기 양극 활물질의 제조방법 | |
US6770400B2 (en) | Negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same | |
CN114512660A (zh) | 正极活性材料前驱体及其制备方法和正极活性材料 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210811 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20210811 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211005 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220104 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220202 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220303 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7040832 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |