JP2023180229A - 電池材料、負極、電池及び電池の製造方法 - Google Patents

電池材料、負極、電池及び電池の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電池材料、負極、電池及び電池の製造方法を提供する。【解決手段】電池材料は、コアシェル構造である。コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルと、を含む。コアの構成成分は、シリコン材料である。シェルは、シロキサン基を含む第１構造と、カルボキシル基又はエステル基を含む第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造は、第２構造よりもコアに近い。特定の条件が満たされると、電池の安全性及びサイクル寿命の向上に寄与する。【選択図】無し

Description

本発明は、電池材料、負極、電池及び電池の製造方法に関し、特に、安全性が高く且つサイクル寿命が長い電池材料、負極、電池及び電池の製造方法に関する。
従来の電池は、高エネルギー密度、高動作電圧、急速充電、及び長サイクル寿命を目標として研究開発されたものであり、現在よく用いられる負極材料は、炭素又はグラファイトであるが、グラファイトの理論上のエネルギー密度が電気自動車等の大型電気機器に必要な運動エネルギーよりもはるかに低いため、高エネルギー密度のシリコン材料を新たな負極材料として使用することは、今後のリチウム電池の開発のトレンドとなる。しかし、研究によると、シリコン負極材料を添加した電池は、複数回の充放電サイクルを経ると、リチウムイオンが繰り返してシリコンカーボン負極の内部を吸蔵及び脱離するため、体積変化が激しすぎて破裂することもあり、負極の構造の安定性に深刻な影響を与え、電池の使用寿命が短くなる原因となる。
本開示では、高分子重合体とシリコン材料によって形成されるコアシェル構造により、電池全体の容量とエネルギー密度を大幅に向上させるだけでなく、負極構造の完全性を保護する目的を達成し、更に電池の安全性及びサイクル寿命を向上させる電池材料、負極、電池及び電池の製造方法を提供する。
本開示によれば、コアシェル構造である電池材料であって、コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルと、を含み、コアの構成成分は、シリコン材料であり、シェルは、シロキサン基を含む第１構造と、カルボキシル基又はエステル基を含む第２構造と、を有する直鎖である重合体を含み、第１構造は、第２構造よりもコアに近く、コアの粒径ｃＤ５０、シェルの膜厚Ｔｈｓとすると、０＜１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦８．０を満たす電池材料を提供する。
本開示によれば、コアシェル構造である電池材料であって、コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルとを含み、コアの構成成分は、シリコン材料であり、シェルは、シロキサン基を含む第１構造と、カルボキシル基又はエステル基を含む第２構造と、を有する直鎖である重合体を含み、第１構造は、第２構造よりもコアに近く、コアの粒径ｃＤ５０とすると、３０ｎｍ＜ｃＤ５０を満たす電池材料を提供する。
本開示によれば、前記電池材料を含む負極を提供する。
本開示によれば、前記負極を含む電池を提供する。
本開示によれば、酸化剤を添加してシリコン材料の表面を酸化させてから、シロキシ化合物含有溶液を添加して表面改質を行って、負極材料前駆体を形成するシリコン材料の酸化工程と、負極材料前駆体をアルケニル基化合物含有溶液に添加して重合反応を行って、第１負極材料を形成する負極材料の製造工程と、第１負極材料、炭素材料、第１導電剤、第１接着剤、及び第１有機溶剤を負極スラリーとして調製し、負極スラリーを金属集電体の少なくとも一側に塗布して負極シートを作製して、正極材料、第２導電剤、第２接着剤、及び第２有機溶剤を正極スラリーとして調製し、正極スラリーを別の金属集電体の少なくとも一側に塗布して正極シートを作製する塗布工程と、負極シート、正極シート、及びセパレータを電池モジュールに固定し、電解質を電池モジュールに注入し、且つ電池モジュールを封止する組立工程と、を備え、シロキシ化合物は、式（Ｉ）に示す構造を有し、
Figure 2023180229000001
 Ｒは、メトキシ基、エトキシ基及びシロキシ基からなる群から選択され、Ｘは、メチル基又はオキシ基であり、Ａは、ビニル基、アクリレート基、及びメタクリレート基からなる群から選択され、且つｎとｍは、０≦ｎ＋ｍ≦１０を満たし、シリコン材料の粒径ｃＤ５０（ｎｍ）とすると、３０＜ｃＤ５０＜１５０００を満たす電池の製造方法を提供する。
本開示の一態様の一実施形態は、コアシェル構造である電池材料であって、コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルと、を含み、コアの構成成分はシリコン材料であり、シェルは、シロキサン基を含む第１構造と、カルボキシル基又はエステル基を含む第２構造と、を有する直鎖である重合体を含み、第１構造は第２構造よりコアに近い電池材料を提供する。
本開示では、高分子重合体を負極材料に適用し、シリコン材料の外周の表層に共有結合の形態で、高分子重合体保護層を形成し、高分子重合体の弾性及び粘性の利点を利用して、シリコン材料の充放電時の体積の劇的な変化に対応しながら、全体構造の完全性を維持することができ、それに加えて、シリコン材料が電解質と直接接触して界面膜を生成することで、電池全体の抵抗が増加するという問題を回避する。従って、高分子重合体とシリコン材料で形成されるコアシェル構造は、電池全体の容量とエネルギー密度を大幅に向上させるだけでなく、負極構造の完全性を保護する目的を達成し、更に電池の安全性及びサイクル寿命を向上させる。
コアの粒径ｃＤ５０、シェルの膜厚Ｔｈｓとすると、０＜１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦８．０を満たす。これにより、コアの粒径の大きさとシェルの厚さの比率を調整することで、全体構造の完全性とイオン伝導性のバランスを維持することができる。更に、それは、０＜１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦７．０、０＜１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦６．０、０＜１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦４．０、０＜１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦２．０、０＜１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦１．５、又は０．０１≦１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦１．２５を満たすことができる。
第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランであってよく、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含んでよい。これにより、第１構造に含まれるシロキシ構造と酸化シリコンとの縮合により、安定なシロキサン構造を形成し、高分子重合体の保護能力を強化することができる。
第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸メチル、及びアクリル酸からなる群から選択されてよい。これにより、第２構造の前駆体単量体が不飽和官能基を含有することで、複数の単量体が付加重合及び共重合反応して高分子重合体を形成し、コアシェル構造の完全性を維持することができる。
第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸メチル、及びアクリル酸からなる群から選択される少なくとも２つであってよい。これにより、共重合可能な複数の単量体を選択して重合することで、高分子重合体を形成し、高分子重合体構造の安定性の向上に寄与する。
コアの粒径ｃＤ５０（ｎｍ）とすると、３５０＜ｃＤ５０＜１５０００を満たすことができる。これにより、粒径の大きいシリコン材料をコアの構成成分として選択することで、コアシェル構造の凝集現象を減少させ、コストを削減することができる。更に、それは、５００≦ｃＤ５０≦５００００、６００≦ｃＤ５０≦３００００、８００≦ｃＤ５０≦１００００、１０００≦ｃＤ５０≦８０００、１２００≦ｃＤ５０≦７０００、１４００≦ｃＤ５０≦６０００、又は１６００≦ｃＤ５０≦４０００を満たすことができる。又は、それは、３０＜ｃＤ５０＜１５０を満たすことができる。これにより、粒径の小さいシリコン材料をコアの構成成分として選択することで、シリコン材料の体積膨張による応力を低減することができる。更に、それは、５０≦ｃＤ５０≦１２０、又は６０≦ｃＤ５０≦１００を満たすことができる。
シェルの膜厚はＴｈｓ（ｎｍ）とすると、１０＜Ｔｈｓ＜１５０を満たすことができる。これにより、粒径が大きいシリコン材料の外周に厚い膜厚を被覆することで、シリコン材料の充放電過程における体積の劇的な変化に対応するように、バッファ層を形成することができる。更に、それは、１≦Ｔｈｓ≦１２０、２≦Ｔｈｓ≦８０、３≦Ｔｈｓ≦５０、４≦Ｔｈｓ≦３５、５≦Ｔｈｓ≦２０、５≦Ｔｈｓ≦１０、又は１５≦Ｔｈｓ≦２０を満たすことができる。又は、それは、１＜Ｔｈｓ＜５０を満たすことができる。これにより、粒径の小さいシリコン材料の外周に適切な厚さの膜を被覆することで、バッファ層を形成し、且つ高いイオン伝導性を維持することができる。
本開示の一態様の別の実施形態は、コアシェル構造である電池材料であって、コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルと、を含み、コアの構成成分はシリコン材料であり、シェルは、シロキサン基を含む第１構造と、カルボキシル基又はエステル基を含む第２構造と、を有する直鎖である重合体を含み、第１構造は第２構造よりコアに近く、コアの粒径ｃＤ５０（ｎｍ）とすると、３０＜ｃＤ５０を満たす電池材料を提供する。これにより、適切な粒径のシリコン材料を選択し、シリコン材料の外周に高分子重合体を被覆し、且つ縮合反応を行ってシロキサン構造で結合されたコアシェル構造を形成することで、シリコン材料の体積の劇的な変化に対応し、且つコアシェル構造の完全性を維持することができる。
コアの粒径はｃＤ５０（ｎｍ）とすると、４０＜ｃＤ５０＜１５０００を満たすことができる。これにより、適切な粒径のシリコン材料を負極構成成分として選択することで、電池のエネルギー密度を向上させることができる。
コアの構成成分は、シリコンと酸化シリコンを含んでよい。これにより、コアの構成成分は酸化シリコンと重合体を含むことで安定なシロキサン構造を形成し、これにより、高分子重合体の保護能力を強化することができる。
本開示の別の態様の一実施形態は、何れかの実施形態に記載の電池材料を含む負極を提供し、前記負極は、炭素材料を更に含んでよい。これにより、負極に炭素材料を添加することで、電池の寿命を増加させることができる。
コアシェル構造の総重量Ｗｋ、炭素材料の総重量Ｗｔとすると、０．０１＜（Ｗｋ／Ｗｔ）＜１０．０を満たすことができる。これにより、コアシェル構造と炭素材料が負極に占める重量比率を調整することで、電池の容量を増加させることができる。更に、それは、０．０１≦（Ｗｋ／Ｗｔ）≦８．０、０．０１≦（Ｗｋ／Ｗｔ）≦６．０、０．０１≦（Ｗｋ／Ｗｔ）≦４．０、０．０１≦（Ｗｋ／Ｗｔ）≦２．０、又は０．０１≦（Ｗｋ／Ｗｔ）≦１．０を満たすことができる。
炭素材料の累積粒径分布が１０％の粒径ｇＤ１０、炭素材料の累積粒径分布が５０％である粒径ｇＤ５０、炭素材料の累積粒径分布が９０％である粒径ｇＤ９０とすると、０＜（ｇＤ９０－ｇＤ１０）／ｇＤ５０＜５．０を満たすことができる。これにより、粒径分布が比較的集中している炭素材料を負極構成成分として使用することで、電池のクーロン効率の向上に寄与する。更に、それは、０．２≦（ｇＤ９０－ｇＤ１０）／ｇＤ５０≦４．０、０．４≦（ｇＤ９０－ｇＤ１０）／ｇＤ５０≦３．０、０．６≦（ｇＤ９０－ｇＤ１０）／ｇＤ５０≦２．５、０．８≦（ｇＤ９０－ｇＤ１０）／ｇＤ５０≦２．０、又は１．０≦（ｇＤ９０－ｇＤ１０）／ｇＤ５０≦１．７を満たすことができる。
負極は、厚さがＴｈＡ（μｍ）とすると、５０＜ＴｈＡ＜３５０を満たすことができるコーティング層を有する。これにより、負極のコーティング層の厚さを維持することで、コストを制御し、且つポールピースの量産の実現可能性を向上させることができる。更に、それは、６０≦ＴｈＡ≦３００、７０≦ＴｈＡ≦２５０、８０≦ＴｈＡ≦２００、８５≦ＴｈＡ≦１８０、又は９０≦ＴｈＡ≦１５０を満たすことができる。
負極のコーティング層の表面粗さはＲａ（μｍ）とすると、１．０＜Ｒａ＜１０．０を満たすことができる。これにより、負極のコーティング層の表面の平坦性を維持することで、負極表面と電解質界面との接触不良を回避することができ、イオン伝導性能と安定性を効果的に向上させることができる。また、それは、１．２≦Ｒａ≦８．０、１．４≦Ｒａ≦７．０、１．６≦Ｒａ≦６．０、１．８≦Ｒａ≦５．０、又は２．０≦Ｒａ≦４．５を満たすことができる。
本開示の更なる態様の一実施形態は、前記負極を含む電池を提供する。
電池の１回目のサイクルの放電体積容量はｖＣ１（ｍＡｈ／ｃｍ3）とすると、３０≦ｖＣ１≦２００を満たすことができる。これにより、電池の１回目のサイクルにおける容量が高いレベルに達することを測定することで、電池容量と性能の重要な指標を把握することができる。更に、それは、３５≦ｖＣ１≦１８０、４０≦ｖＣ１≦１７０、４５≦ｖＣ１≦１６０、５０≦ｖＣ１≦１５０、又は５２≦ｖＣ１≦１４０を満たすことができる。
電池の１回目のサイクルの放電体積容量から電池の１０回目のサイクルの放電体積容量までの最大値はｖＣＭａｘ（ｍＡｈ／ｃｍ3）とすると、３０≦ｖＣＭａｘ≦２００を満たすことができる。これにより、最初の１０回のサイクルの最大容量を測定することで、安定状態に達した電池の容量を観察することができる。更に、それは、３５≦ｖＣＭａｘ≦１８０、４０≦ｖＣＭａｘ≦１７０、４５≦ｖＣＭａｘ≦１６０、５０≦ｖＣＭａｘ≦１５０、又は５２≦ｖＣＭａｘ≦１４０を満たすことができる。
電池の５回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ５、電池の１０回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ１０とすると、０．８０≦ｖＣ１０／ｖＣ５を満たすことができる。これにより、５回目のサイクルと１０回目のサイクルを経た電池の容量の差異を比較することで、電池の寿命を判断する根拠に役に立つ。更に、それは、０．８２≦ｖＣ１０／ｖＣ５≦１．２０、０．８４≦ｖＣ１０／ｖＣ５≦１．１８、０．８６≦ｖＣ１０／ｖＣ５≦１．１５、０．８８≦ｖＣ１０／ｖＣ５≦１．１０、又は０．９０≦ｖＣ１０／ｖＣ５≦１．０５を満たすことができる。
電池の最初の１０回のサイクルのクーロン効率が８５％より大きい総回数ｎＣＥ１０とすると、７≦ｎＣＥ１０を満たすことができる。これにより、複数回のサイクルのクーロン効率が何れも高いレベルに達することで、電池の可逆性の定量的指標とすることができる。更に、それは、８≦ｎＣＥ１０、９≦ｎＣＥ１０、又は１０≦ｎＣＥ１０を満たすことができる。
電池の５回目のサイクルの内部抵抗Ｒ５、電池の１０回目のサイクルの内部抵抗Ｒ１０とすると、０．５０≦Ｒ５／Ｒ１０を満たすことができる。これにより、５回目のサイクルと１０回のサイクルを経た電池の内部抵抗との差異を比較することで、後続のサイクルにおける安定性を維持することができる。更に、それは、０．６０≦Ｒ５／Ｒ１０≦１．０、０．７０≦Ｒ５／Ｒ１０≦１．０、０．７５≦Ｒ５／Ｒ１０≦１．０、０．８０≦Ｒ５／Ｒ１０≦１．０、又は０．８５≦Ｒ５／Ｒ１０≦０．９８を満たすことができる。
本開示の更なる態様の一実施形態は、シリコン材料の酸化工程と、負極材料の製造工程と、塗布工程と、組立工程とを含む電池の製造方法を提供する。
シリコン材料の酸化工程では、酸化剤を添加してシリコン材料の表面を酸化させてから、シロキシ化合物含有溶液を添加して表面改質を行って、負極材料前駆体を形成する。
負極材料の製造工程では、負極材料前駆体をアルケニル基化合物含有溶液に添加して重合反応を行って、第１負極材料を形成する。
塗布工程では、第１負極材料、炭素材料、第１導電剤、第１接着剤、及び第１有機溶剤を負極スラリーとして調製し、負極スラリーを金属集電体の少なくとも一側に塗布して負極シートを作製して、正極材料、第２導電剤、第２接着剤、及び第２有機溶剤を正極スラリーとし、正極スラリーを別の金属集電体の少なくとも一側に塗布して正極シートを作製する。
組立工程では、負極シート、正極シート、及びセパレータを電池モジュールに固定し、電解質を電池モジュールに注入し、且つ電池モジュールを封止する。
シリコン材料の酸化工程におけるシロキシ化合物は、式（Ｉ）に示す構造を有し、
Figure 2023180229000002
 Ｒは、メトキシ基、エトキシ基及びシロキシ基からなる群から選択され、Ｘは、メチル基又はオキシ基であり、Ａは、ビニル基、アクリレート基、及びメタクリレート基からなる群から選択され、且つｎとｍは、０≦ｎ＋ｍ≦１０を満たす。
シリコン材料の粒径はｃＤ５０（ｎｍ）とすると、３０＜ｃＤ５０＜１５０００を満たす。
これにより、酸化剤でシリコン材料の表面に酸化層を生成することで、高分子グラフト率を向上させることができ、そしてシロキシ化合物で表面改質を行った後、アルケニル基含有化合物と重合反応することで、シリコン材料をコアとし、高分子重合体をシェルとするコアシェル構造を形成し、高分子重合体を緩衝保護層とすることで、負極構造の完全性を保護するという目的を達成し、更に電池の安全性及びサイクル寿命の向上に寄与する。
本開示に記載の第１構造の前駆体は、アルケニル基（Ａｌｋｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ；－Ｃ＝Ｃ－）、カルボニル基（Ｃａｒｂｏｎｙｌ ｇｒｏｕｐ；－Ｃ＝Ｏ）、カルボキシル基（Ｃａｒｂｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ；－ＣＯＯＨ）、アミド基（Ａｍｉｄｅ ｇｒｏｕｐ；－ＣＯＮＨ2）、又はエノールシリコンエーテル（Ｓｉｌｙｌ ｅｎｏｌ ｅｔｈｅｒ）の少なくとも一種を含有するシロキシ化合物（Ｓｉｌｏｘｙ）であってよく、それは、ビニルトリメトキシシラン（Ｅｔｈｅｎｙｌ（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ）ｓｉｌａｎｅ）、ビニルトリエトキシシラン（Ｅｔｈｅｎｙｌ（ｔｒｉｅｔｈｏｘｙ）ｓｉｌａｎｅ）、メチルビニルジメトキシシラザン（Ｅｔｈｅｎｙｌ－ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ－ｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、２－（クロロメチル）アリルトリメトキシシラザン（２－（Ｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｐｒｏｐ－２－ｅｎｙｌ－ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、３－（メタクリルオキシ－２－ヒドロキシプロポキシ）プロピルメチルビス（トリメトキシ）シラザン（［２－Ｈｙｄｒｏｘｙ－３－［３－［ｍｅｔｈｙｌ－ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｏｘｙ）ｓｉｌｙｌ］ｐｒｏｐｏｘｙ］ｐｒｏｐｙｌ］２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルオキシプロピルペンタメチルジシロキサン（３－［Ｄｉｍｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｏｘｙ）ｓｉｌｙｌ］ｐｒｏｐｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、３－メタクリルオキシプロピルビス（トリメチルシリルアルコキシ）メチルシラン（３－［Ｍｅｔｈｙｌ－ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｏｘｙ）ｓｉｌｙｌ］ｐｒｏｐｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、３－（Ｎ－アリルアミノ）プロピルトリメトキシシラン（Ｎ－Ｐｒｏｐ－２－ｅｎｙｌ－３－ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｐｒｏｐａｎ－１－ａｍｉｎｅ）、イソシアネートプロピルトリエトキシシラン（（３－Ｉｓｏｃｙａｎａｔｏｐｒｏｐｙｌ）－ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、１－［３－（トリメトキシシリル）プロピル］尿素（１－［３－（Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌ］ｕｒｅａ）、ヒドロキシル末端ジメチルメチルビニル （シロキサン及びポリシロキサン）（Ｖｉｎｙｌｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ－ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ ｓｉｌａｎｏｌ ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）を含んでよい。シロキシ化合物は更に、例えば
（Ｒ）3－Ｓｉ－（ＣＨ2）n－Ｘ－（ＣＨ2）m－Ａの構造であってもよいが、これに限定されない。
Ｒは、メトキシ基、エトキシ基及びシロキシ基からなる群から選択され、Ｘは、メチル基又はオキシ基であり、Ａは、ビニル基、アクリレート基、及びメタクリレート基からなる群から選択され、且つｎとｍは、０≦ｎ＋ｍ≦１０を満たす。シロキシ化合物は、メタクリルメチルトリメトキシシラン（Ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｍｅｔｈｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルエチルトリメトキシシラン（２－Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｏｘｙｅｔｈｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルプロピルトリメトキシシラン（３－Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｐｒｏｐｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ；ＭＰＳ）、メタクリルブチルトリメトキシシラン（４－Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｂｕｔｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルペンチルトリメトキシシラン（５－Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｐｅｎｔｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルヘキシルトリメトキシシラン（６－Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｈｅｘｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルヘプチルトリメトキシシラン（７－Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｈｅｐｔｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルオクチルトリメトキシシシラン（８－Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｏｃｔｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルノニルトリメトキシシシラン（９－Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｎｏｎｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルデシルトリメトキシシシラン（１０－Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｄｅｃｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリルアシルオキシメチルトリス（トリメチルシリコアルコキシ）シシラン（Ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｏｘｙ）ｓｉｌｙｌｍｅｔｈｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、メタクリル酸３－［トリス（トリメチルシリコオキシ）シリル］プロピルエステル（３－Ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｏｘｙ）ｓｉｌｙｌｐｒｏｐｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）を含んでよい。
本開示に記載の酸化剤は、シリコン材料の表面のシリコン水素結合（Ｓｉ－Ｈ）をシリコンアルコール基（Ｓｉｌａｎｏｌ ｇｒｏｕｐ；Ｓｉ－ＯＨ）に酸化し、又はシリコンを二酸化シリコンに酸化することができ、シリコン材料の表面に酸化層を生成することができる。
本開示に記載のシロキシ化合物は、活性を有するシラノール基（Ｓｉｌａｎｏｌ ｇｒｏｕｐ；Ｓｉ－ＯＨ）を加水分解反応によって形成し、且つシリコン材料（特に酸化剤で表面にシリコン酸化層を形成する）と縮合反応を行い、シリコン－酸素－シリコン（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）構造のシロキサン化合物（Ｓｉｌｏｘａｎｅ）を形成することができる。
本開示に記載のコアシェル構造において、シェルは第１構造と第２構造を有し、第１構造の前駆体に含まれる不飽和アルケニル基又はアクリレート基と第２構造の前駆体に含まれる不飽和アルケニル基又はアクリレート基との付加重合及び共重合反応（Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）により、共有結合で連結して重合体を形成することができる。
本開示に記載のシェルの膜厚は、第２構造の前駆体の単量体種類、単量体重合反応濃度、又は単量体重合時間を調整することで変更することができる。
本開示に記載のコアシェル構造は、直鎖の重合体同士を互いに結合架橋してネットワーク構造を形成する架橋剤を含んでよく、架橋剤は、任意の末端不飽和ビニル化合物（Ｔｅｒｍｉｎａｌｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｉｃａｌｌｙ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を有してよく、エチレングリコールジメタクリレート（２－（２－Ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏｙｌｏｘｙ）ｅｔｈｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、ジエチレングリコールジメタクリレート（２－［２－（２－Ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏｙｌｏｘｙ）ｅｔｈｏｘｙ］ｅｔｈｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、トリエチレングリコールジメタクリレート（２－［２－［２－（２－Ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏｙｌｏｘｙ）ｅｔｈｏｘｙ］ ｅｔｈｏｘｙ］ｅｔｈｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、テトラエチレングリコールジメタクリレート（２－［２－［２－［２－（２－Ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏｙｌｏｘｙ）ｅｔｈｏｘｙ］ｅｔｈｏｘｙ］ｅｔｈｏｘｙ］ｅｔｈｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ ｅｎｏａｔｅ）、アリルメタクリレート（Ｐｒｏｐ－２－ｅｎｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、１，３－プロピレングリコールジメタクリレート（３－（２－Ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏｙｌｏｘｙ）ｐｒｏｐｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、２，３－プロピレングリコールジメタクリレート（［２－Ｍｅｔｈｙｌ－３－（２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏｙｌｏｘｙ） ｐｒｏｐｙｌ］ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、１，４－ブタンジオールジメタクリレート（４－（２－Ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏｙｌｏｘｙ）ｂｕｔｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）、１，６－ヘキサンジオールジメタクリレート（６－（２－Ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏｙｌｏｘｙ）ｈｅｘｙｌ ２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐ－２－ｅｎｏａｔｅ）を含んでよい。
本開示に記載の正極材料は、リチウム又は少なくとも一種の金属のリチウム複合金属酸化物を含んでよく、例えばリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）、リチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4）、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ2）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ2）、リチウムニッケルコバルト酸化物（ＬｉＮｉＣｏＯ2）、リチウムニッケルマンガン酸化物（ＬｉＮｉＭｎＯ4）、リチウムマンガンコバルト酸化物（ＬｉＣｏＭｎＯ2、ＬｉＣｏＭｎＯ4）、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ2、ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ4）又は上記組み合わせであり、上記リチウム複合金属酸化物は、様々な酸化状態を含んでよい。
本開示に記載の負極材料は、金属リチウム、炭素材料（グラファイト；Ｇｒａｐｈｉｔｅ）、シリコン材料、リチウム含有金属酸化物（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）又は上記組み合わせであってよく、シリコン材料は、シリコン、酸化シリコン、シリコン炭素複合体、シリコン合金、又はシリコン粒子と重合体で形成されるコアシェル複合体であってよい。
本開示に記載のシリコン炭素複合体は、シリコンで炭素シェルを被覆したコアシェル構造（Ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、シリコン炭素卵黄－卵殻構造（Ｙｏｌｋ－ｓｈｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、及び多孔質構造（Ｐｏｒｏｕｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を含んでよい。シリコンで炭素シェルを被覆したコアシェル構造は、無酸素高温分解によってシリコン材料の外周に一層の炭素シェルを被覆したものである。シリコン炭素卵黄－卵殻構造は、シリコンの表面に酸化シリコンを生成し、無酸素高温分解によってシリコン材料の外周に一層の炭素シェルを被覆し、その後にフッ化水素酸（ＨＦ）で酸化シリコンを除去し、シリコン粒子を微細なナノ粒子に破砕したものである。多孔質構造は、自己拡散係数が低い材料であるか、又は発泡材料を添加して、焼結又は電気化学的腐食法で中間生成物を炭化して形成する炭化シリコンセラミック多孔性材料である。
本開示に記載の電解質は、金属塩類、添加剤、及び有機溶剤等で構成されてよく、有機溶剤の構成比率は、添加剤の構成比率より大きく、その電解質状態は、液状、コロイド状、又は固体状であってよい。電解質としての添加剤と有機溶剤を物理的に混合してよく、少なくとも一種の下記添加剤又は有機溶剤単量体を重合前駆体として選択してよい。
本開示に記載の金属塩類は、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣ4ＢＯ8、ＬｉＴＦＳＩ、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＮＯ3、ＬｉＧａＣｌ4等の無機酸リチウム塩、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3等のフッ素含有スルホン酸リチウム塩、ＬｉＢＦ2（Ｃ2Ｏ4）（ＬｉＤＦＯＢ）、ＬｉＢ（Ｃ2Ｏ4）2（ＬｉＢＯＢ）又は上記組み合わせを含んでよく、上記金属塩類は、様々な酸化状態を含んでよい。
本開示に記載の有機溶剤は、カーボネート類、カルボン酸エステル類、エーテル類、硫化物含有化合物、又は上記組み合わせであってよく、有機溶剤は、添加剤として使用されてよい。
本開示に記載の有機溶剤は、その構造が重合可能なオレフィン基を含み、第２構造前駆体の単量体とすることができ、例えば、ビニレンカーボネート（２Ｈ－１，３－Ｄｉｏｘｏｌ－２－ｏｎｅ；Ｖｉｎｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（４－Ｖｉｎｙｌ－１，３－ｄｉｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；Ｖｉｎｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＶＥＣ）、トリチオビニレンカーボネート（１，３－Ｄｉｔｈｉｏｌｅ－２－ｔｈｉｏｎｅ；Ｖｉｎｙｌｅｎｅ ｔｒｉｔｈｉｏｃａｒｂｏｎａｔｅ）、シクロブテンスルホン（２，５－Ｄｉｈｙｄｒｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－１，１－ｄｉｏｘｉｄｅ）、ジビニルスルホン（１－Ｅｔｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｙｌｅｔｈｅｎｅ）、プロペニル－１，３－スルトン（Ｐｒｏｐ－１－ｅｎｅ－１，３－ｓｕｌｔｏｎｅ）、エーテル基を含有する環状化合物添加剤、又は芳香族化合物の添加剤である。
本開示に記載のカーボネート類（Ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｅｓｔｅｒ）有機溶剤は、炭酸分子中のヒドロキシ基の水素原子の一部又は全部がアルキル基で置換された化合物であってよく、環状カーボネートと直鎖カーボネートに分けられてよく、直鎖カーボネートは、ジメチルカーボネート（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（Ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＤＥＣ）、ジプロピルカーボネート（Ｄｉｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＤＰＣ）、エチルメチルカーボネート（Ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＥＭＣ）、メチルプロピルカーボネート（Ｍｅｔｈｙｌ ｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＭＰＣ）、エチルプロピルカーボネート（Ｅｔｈｙｌ ｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＥＰＣ）、２，２，２－トリフルオロエチルメチルカーボネート（Ｍｅｔｈｙｌ ２，２，２－ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＦＥＭＣ）を含んでよい。環状カーボネートは、エチレンカーボネート（１，３－Ｄｉｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＥＣ）、プロピレンカーボネート（４－Ｍｅｔｈｙｌ－１，３－ｄｉｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、トリメチレンカーボネート（１，３－Ｄｉｏｘａｎ－２－ｏｎｅ；Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＴＭＣ）、１，２－ブチレンカーボネート（４－Ｅｔｈｙｌ－１，３－ｄｉｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；１，２－Ｂｕｔｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、２，３－ブチレンカーボネート（（４Ｒ，５Ｓ）－４，５－Ｄｉｍｅｔｈｙｌ－１，３－ｄｉｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；ｃｉｓ－２，３－Ｂｕｔｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、１，２－ペンテンカーボネート（１，２－Ｐｅｎｔｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、２，３－ペンテンカーボネート（２，３－Ｐｅｎｔｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ビニレンカーボネート（２Ｈ－１，３－Ｄｉｏｘｏｌ－２－ｏｎｅ；Ｖｉｎｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（４－Ｖｉｎｙｌ－１，３－ｄｉｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；Ｖｉｎｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＶＥＣ）、フルオロエチレンカーボネート（４－Ｆｌｕｏｒｏ－１，３－ｄｉｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；Ｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＦＥＣ）、ジフルオロエチレンカーボネート（Ｔｒａｎｓ－４，５－ｄｉｆｌｕｏｒｏ－１，３－ｄｉｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；Ｄｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＤＦＥＣ）、トリチオビニレンカーボネート（１，３－Ｄｉｔｈｉｏｌｅ－２－ｔｈｉｏｎｅ；Ｖｉｎｙｌｅｎｅ ｔｒｉｔｈｉｏｃａｒｂｏｎａｔｅ）、又は上記組み合わせを含んでよい。
本開示に記載のカルボン酸エステル類有機溶剤は、アルコール類とカルボン酸をエステル化反応させることによって得られ、それは、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、ラクトン（Ｌａｃｔｏｎｅ）、又は上記組み合わせであってよく、ラクトンは、１－ｏｘａｃｙｃｌｏａｌｋａｎ－２－ｏｎｅ構造を更に含んでよく、ヒドロキシル基とカルボン酸を含有する化合物を指し、分子内で縮合して環状カルボン酸エステル単量体を形成し、環形成のヒドロキシル基位置と環内炭素原子数によって様々な組み合わせがあり、それは、α－エチルラクトン（Ｏｘｉｒａｎ－２－ｏｎｅ；α－Ａｃｅｔｏｌａｃｔｏｎｅ）、β－プロピオラクトン（Ｏｘｅｔａｎ－２－ｏｎｅ；β－Ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎｅ）、γ－ブチロラクトン（Ｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；γ－Ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、γ－バレロラクトン（５－Ｍｅｔｈｙｌｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；γ－Ｖａｌｅｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、σ－バレロラクトン（Ｏｘａｎ－２－ｏｎ；σ－Ｖａｌｅｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、γ－カプロラクトン（５－Ｅｔｈｙｌｏｘｏｌａｎ－２－ｏｎｅ；γ－Ｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、ε－カプロラクトン（Ｏｘｅｐａｎ－２－ｏｎｅ；ε－Ｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、δ－グルコノラクトン（Ｄ－Ｇｌｕｃｏｎｏ－１，５－ｌａｃｔｏｎｅ；δ－Ｇｌｕｃｏｎｏｌａｃｔｏｎｅ）、又は上記組み合わせを含んでよい。
本開示に記載のエーテル類有機溶剤は、テトラヒドロフラン（Ｏｘｏｌａｎｅ；ＴＨＦ）、２－メチルテトラヒドロフラン（２－Ｍｅｔｈｙｌｏｘｏｌａｎｅ；２－ＭｅＴＨＦ）、１，３－ジオキソラン（１，３－Ｄｉｏｘｏｌａｎｅ；ＤＯＬ）、４－メチル－１，３－ジオキソラン（４－Ｍｅｔｈｙｌ－１，３－ｄｉｏｘｏｌａｎｅ；４－ＭｅＤＯＬ）、ジメチルオキシメタン（Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈａｎｅ；ＤＭＭ）、１，２－ジメチルオキシエタン（１，２－Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ；ＤＭＥ）、２，２－ジメチルオキシプロパン（２，２－Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｐｒｏｐａｎｅ；ＤＭＰ）、１，２－ジ（２－シアノエトキシ）エタン（１，２－Ｂｉｓ（２－ｃｙａｎｏｅｔｈｏｘｙ）ｅｔｈａｎｅ；ＤＥＮＥ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（１－Ｍｅｔｈｏｘｙ－２－（２－ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｏｘｙ）ｅｔｈａｎｅ；ＤＧ）、又は上記組み合わせであってよい。
本開示に記載の硫化物を含有する有機溶剤は、スルホン酸基含有化合物（Ｓｕｌｆｏｎｅ ｇｒｏｕｐ；－（Ｏ＝）Ｓ（＝Ｏ）－）、スルホン酸エステル化合物（Ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｇｒｏｕｐ；－ＳＯ2Ｏ－）に分けられてよく、スルホン酸基含有化合物は、シクロブテンスルホン（２，５－Ｄｉｈｙｄｒｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－１，１－ｄｉｏｘｉｄｅ）、ジビニルスルホン（１－Ｅｔｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｙｌｅｔｈｅｎｅ）を含んでよく、スルホン酸エステル化合物は、メタンスルホン酸エステル（Ｍｅｓｙｌａｔｅ；ＣＨ3ＳＯ2Ｏ－）、トリフルオロメタンスルホン酸エステル（Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ；ＣＦ3ＳＯ2Ｏ－）、ｐ－トルエンスルホン酸エステル（ｐ－Ｔｏｌｕｅｎｅｓｕｌｆｏｎｙｌ ｇｒｏｕｐ；Ｔｏｓｙｌ）に更に細分化してよく、メタンスルホン酸エチル（１－Ｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｎｙｌｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、ｐ－トルエンスルホン酸メチル（Ｍｅｔｈｙｌ ４－ｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）、１，３－プロパンスルトン（Ｏｘａｔｈｉｏｌａｎｅ ２，２－ｄｉｏｎｅ）、プロペニル－１，３－スルトン（Ｐｒｏｐ－１－ｅｎｅ－１，３－ｓｕｌｔｏｎｅ）、１，３－プロピレングリコールシクロサルフェート（１，３，２－Ｄｉｏｘａｔｈｉａｎｅ ２，２－ｄｉｏｘｉｄｅ）、又は上記組み合わせを含んでよい。
本開示に記載の添加剤は、カーボネート類化合物、ラクチド、エーテル基を含有する環状化合物、芳香族化合物、リン含有化合物、ホウ素含有化合物、無機酸化物、又は上記組み合わせであってよく、適量の添加剤を添加することは電池の性能の向上、例えば、ＳＥＩ膜の構成の改善、高温高電圧性能の向上、イオン伝導能力の向上、電解質抵抗の低下、サイクル安定性の向上、正負極材料の完全性の安定化、電気化学的安定性の向上等に寄与する。
本開示に記載のラクチド（Ｌａｃｔｏｎｅ ｃｙｃｌｉｃ ｅｓｔｅｒ）は、ヒドロキシカルボン酸（Ｈｙｄｒｏｘｙ ａｃｉｄ）を含有する同じ又は異なる２つの化合物であってよく、エステル化縮合によって形成される多価シクロジエステル単量体であってよく、グリコリド（１，４－Ｄｉｏｘａｎｅ－２，５－ｄｉｏｎｅ；Ｇｌｙｃｏｌｉｄｅ）、ラクチド（３，６－Ｄｉｍｅｔｈｙｌ－１，４－ｄｉｏｘａｎｅ－２，５－ｄｉｏｎｅ；Ｌａｃｔｉｄｅ）、又は上記組み合わせであってよく、原子の空間配列差異によって形成される立体異性体について、ラクチドは、ＬＬ－ラクチド（（Ｒ，Ｒ）－３，６－Ｄｉｍｅｔｈｙｌ－１，４－ｄｉｏｘａｎｅ－２，５－ｄｉｏｎｅ；ＬＬ－Ｌａｃｔｉｄｅ）、ＤＤ－ラクチド（（Ｓ，Ｓ）－３，６－Ｄｉｍｅｔｈｙｌ－１，４－ｄｉｏｘａｎｅ－２，５－ｄｉｏｎｅ；ＤＤ－Ｌａｃｔｉｄｅ）、ＤＬ－ラクチド（（ｍｅｓｏ）－３，６－Ｄｉｍｅｔｈｙｌ－１，４－ｄｉｏｘａｎｅ－２，５－ｄｉｏｎｅ；ＤＬ－Ｌａｃｔｉｄｅ）に更に細分化してよい。又は、ヒドロキシル基を含有するカルボン酸化合物で、開環反応なしで、直接共重合して重合体を形成することができるものであり、２－ヒドロキシ酢酸（２－Ｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ；Ｇｌｙｃｏｌｉｃ ａｃｉｄ）、３－ヒドロキシプロピオン酸（３－Ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐａｎｏｉｃ ａｃｉｄ；Ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）、４－ヒドロキシ酪酸（４－Ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ）、５－ヒドロキシ吉草酸（５－Ｈｙｄｒｏｘｙｖａｌｅｒｉｃ ａｃｉｄ）、又は上記組み合わせを含んでよい。
本開示に記載のエーテル基を含有する環状化合物添加剤は、クラウンエーテル（Ｃｒｏｗｎ ｅｔｈｅｒ）であってよく、クラウンエーテルは、エチレンオキシ基（－ＣＨ2ＣＨ2Ｏ－）を主に重複する単位構造とし、９－クラウンエーテル－３（１，４，７－Ｔｒｉｏｘｏｎａｎｅ；９－Ｃｒｏｗｎ－３）、１２－クラウンエーテル－４（１，４，７，１０－Ｔｅｔｒａｏｘａｃｙｃｌｏｄｏｄｅｃａｎｅ；１２－Ｃｒｏｗｎ－４）、１５－クラウンエーテル－５（１，４，７，１０，１３－Ｐｅｎｔａｏｘａｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｄｅｃａｎｅ；１５－Ｃｒｏｗｎ－５）、１８－クラウンエーテル－６（１，４，７，１０，１３，１６－Ｈｅｘａｏｘａｃｙｃｌｏｏｃｔａｄｅｃａｎｅ；１８－Ｃｒｏｗｎ－６）、２１－クラウンエーテル－７（１，４，７，１０，１３，１６，１９－Ｈｅｐｔａｏｘａｃｙｃｌｏｈｅｎｅｉｃｏｓａｎｅ；２１－Ｃｒｏｗｎ－７）、ジベンゾ－１８－クラウンエーテル－６（６，７，９，１０，１７，１８，２０，２１－Ｏｃｔａｈｙｄｒｏｄｉｂｅｎｚｏ［ｂ，ｋ］［１，４，７，１０，１３，１６］ｈｅｘａｏｘａｃｙｃｌｏｏｃｔａｄｅｃｉｎｅ；Ｄｉｂｅｎｚｏ－１８－ｃｒｏｗｎ－６）、ジアザ１８－クラウンエーテル－６（１，４，１０，１３－Ｔｅｔｒａｏｘａ－７，１６－ｄｉａｚａｃｙｃｌｏｏｃｔａｄｅｃａｎｅ；Ｄｉａｚａ－１８－ｃｒｏｗｎ－６）、又は上記組み合わせを含んでよい。
本開示に記載の芳香族化合物の添加剤は、アニソール（Ｍｅｔｈｏｘｙｂｅｎｚｅｎｅ）、エチニルアニソール（１－Ｅｔｈｙｎｙｌ－４－ｍｅｔｈｏｘｙｂｅｎｚｅｎｅ）、ｔｅｒｔ－ブチルベンゼン（ｔｅｒｔ－Ｂｕｔｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）、フルオロベンゼン（Ｆｌｕｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）、１，２－ジフルオロベンゼン（１，２－Ｄｉｆｌｕｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）、ジフェニルエーテル（１，１’－Ｏｘｙｄｉｂｅｎｚｅｎｅ）、ターフェニル（１，４－Ｄｉｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）、４－ｔｅｒｔ－ブチル－２－フルオロアニリン（２－Ｆｌｕｏｒｏ－４－（２－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｒｏｐａｎｙｌ）ａｎｉｌｉｎｅ）、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン（Ｎ－［３－（Ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌ］ａｎｉｌｉｎｅ）、又は上記組み合わせを含んでよい。
本開示に記載のリン含有化合物添加剤は、亜リン酸トリス（トリシリルアルキル）（Ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｔｅ；ＴＭＳＰｉ）、トリス（２，２，２－トリフルオロエチル）亜リン酸エステル（Ｔｒｉｓ（２，２，２－ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌ） ｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）、亜リン酸トリフェニル（Ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ ｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）、エトキシ（ペンタフルオロ）シクロトリホスファゼン（１，３，５，２，４，６－Ｔｒｉａｚａｔｒｉｐｈｏｓｐｈｏｒｉｎｅ，２－ｅｔｈｏｘｙ－２，４，４，６，６－ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏ－２，２，４，４，６，６－ｈｅｘａｈｙｄｒｏ－）、又は上記組み合わせであってよい。
本開示に記載のホウ素含有化合物添加剤は、ホウ酸トリメチル（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅ）、ホウ酸トリス（トリメチルシリル）エステル（Ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｂｏｒａｔｅ）、トリメチルシクロトリボキサン（２，４，６－Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ－１，３，５，２，４，６－ｔｒｉｏｘａｔｒｉｂｏｒｉｎａｎｅ）、又は上記組み合わせであってよい。
本開示に記載の無機酸化物添加剤は、リチウムランタンジルコニウム酸化物（ＬｉＬａＺｒＯ）、リチウムランタンジルコニウムタンタル酸化物（ＬｉＬａＺｒＴａＯ）、リチウムランタンチタン酸化物（ＬｉＬａＴｉＯ）、リン酸リチウム（ＬｉＰＯ）、フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＯＦ）、リン酸リチウムチタン（ＬｉＴｉＰＯ）、リン酸リチウムアルミニウムゲルマニウム（ＬｉＡｌＧｅＰ）、リン酸リチウムアルミニウムチタン酸化物（ＬｉＡｌＴｉＰＯ）、リチウムゲルマニウムリン硫黄酸化物（ＬｉＧｅＰＳＯ）、リチウムスズリン硫黄酸化物（ＬｉＳｎＰＳＯ）、鉛ジルコニウムチタン酸化物（ＰｂＺｒＴｉＯ）、鉛ランタンジルコニウムチタン酸化物（ＰｂＬａＺｒＴｉＯ）、バリウムチタン酸化物（ＢａＴｉＯ）等の複合材料であってよく、上記無機酸化物の添加剤は、様々な酸化状態、又はＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＳｎＯ2、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3等を含んでよく、それは、高分子電解質の結晶化度を低下させることで、イオン伝導性及び電解質の物理的及び機械的強度を増加させることができ、電池のサイクル寿命の延長に役立つ。
本開示に記載のセパレータは、多孔質構造を有する膜であってよく、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル繊維を含む単層又は多層膜であってよく、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）、エポキシ樹脂が挙げられ、又は、表面にＭｇ（ＯＨ）2、ＭｇＯ、ＢａＳＯ4、ＳｎＯ2、ＮｉＯ、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2等の少なくとも一種を含む無機セラミック複合膜又は上記組み合わせであり、上記無機セラミック複合膜は、様々な酸化状態を含んでよい。
本開示に記載の接着剤は、ポリフッ化ビニリデン（Ｐｏｌｙ（１，１－ｄｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）；ＰＶＤＦ）、スチレン－ブタジエン共重合体（Ｓｔｙｒｅｎｅ－ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ；ＳＢＲ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）；ＰＥ）、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｅｎｏｌ）；ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（Ｐｏｌｙ（１－ｅｔｈｅｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎ－２－ｏｎｅ）；ＰＶＰ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙ（１－ｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅ）；ＰＰ）、ポリアクリロニトリル（Ｐｏｌｙ（１－ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）；ＰＡＮ）、カルボキシメチルセルロース（Ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＣＭＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙ（１，１，２，２－ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）；ＰＴＦＥ）、三元エチレンプロピレン共重合体（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｄｉｅｎｅ ｍｏｎｏｍｅｒ；ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（Ｈｙｐａｌｏｎ ｐｏｌｙｅｔｈｌｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ；ＣＳＭ）、又はモノグリオキシル酸を線形重合して得られるアルギン酸（Ａｌｇｉｎｉｃ ａｃｉｄ）であってよい。
本開示に記載の導電剤は、導電性グラファイト（Ｇｒａｐｈｉｔｅ、ＫＳ６、ＳＦＧ６）、グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）、アセチレンブラック（Ａｃｅｔｙｌｅｎｅ ｂｌａｃｋ）、ケッチェンブラック（Ｋｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ）、カーボンブラック（Ｃａｒｂｏｎ ｂｌａｃｋ、Ｓｕｐｅｒ Ｐ）、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）、アルミニウム粉末（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）、ニッケル粉末（Ｎｉｃｋｅｌ）、酸化チタン（Ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ）、チタン酸カリウム繊維（Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｈｅｘａｔｉｔａｎａｔｅ；ＰＨＴ）、又は上記組み合わせであってよい。
本開示に記載のコアシェル構造において、コアの重量Ｗｃ、シェルの重量Ｗｓとすると、Ｗｃ＞Ｗｓを満たすことができる。
本開示に記載のコアシェル構造において、コアは少なくともシリコン及び酸化シリコンを含み、シリコンの重量Ｗｃｉ、酸化シリコンの重量Ｗｃｏとすると、０＜Ｗｃｏ／Ｗｃｉ＜１を満たすことができる。更に、それは、０＜Ｗｃｏ／Ｗｃｉ＜０．５、０＜Ｗｃｏ／Ｗｃｉ＜０．３、０＜Ｗｃｏ／Ｗｃｉ＜０．１、又は０．０１＜Ｗｃｏ／Ｗｃｉ＜０．１を満たすことができる。
本開示に記載の電池のサイクル回数の定義について、電池は、市販可能な製品の状態、前記状態の初回テストを本開示に定義される１回目のサイクルとし、１回の放電と１回の充電のテストを完了することを１サイクルとして、このようにカウントしていく。
本開示に記載の体積容量ｖＣ（ｍＡｈ／ｃｍ3）は、電池の負極材料の１立方センチメートル当たり提供できる容量を示し、負極材料は、集電体を含まず、集電体は、金属箔（例えば、アルミニウム箔、銅箔）で形成される基材を備える。
本開示に記載の電池において、電池の５回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ５、電池の１００回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ１００とすると、０．７０≦ｖＣ１００／ｖＣ５を満たすことができる。更に、それは、０．７５≦ｖＣ１００／ｖＣ５、０．８０≦ｖＣ１００／ｖＣ５、又は０．８５≦ｖＣ１００／ｖＣ５を満たすことができる。
本開示に記載の電池において、電池の５回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ５、電池の５００回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ５００とすると、０．７０≦ｖＣ５００／ｖＣ５を満たすことができる。更に、それは、０．７５≦ｖＣ５００／ｖＣ５、０．８０≦ｖＣ５００／ｖＣ５、又は０．８５≦ｖＣ５００／ｖＣ５を満たすことができる。
本開示に記載の電池において、電池の最初の１００回のサイクル回数のクーロン効率が８５％より大きい総回数ｎＣＥ１００とすると、７０≦ｎＣＥ１００を満たすことができる。更に、それは、７５≦ｎＣＥ１００、８０≦ｎＣＥ１００、又は８５≦ｎＣＥ１００を満たすことができる。
本開示に記載の電池において、電池の最初の５００回のサイクル回数のクーロン効率が８５％より大きい総回数ｎＣＥ５００とすると、４００≦ｎＣＥ５００を満たすことができる。更に、それは、４２０≦ｎＣＥ５００、４５０≦ｎＣＥ５００、４７０≦ｎＣＥ５００、又は４８５≦ｎＣＥ５００を満たすことができる。
本開示に記載の体積エネルギー密度は、以下の式に基づいて計算してよく、
体積エネルギー密度（Ｗｈ／Ｌ）＝放電容量（Ａｈ）×公称電圧（Ｖ）／電池総体積（Ｌ）。
本開示に記載の重量エネルギー密度は、以下の式に基づいて計算してよく、
重量エネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）＝放電容量（Ａｈ）×公称電圧（Ｖ）／電池総重量（ｋｇ）。
本開示に記載の電池において、電池の５回目のサイクルの放電体積エネルギー密度ｖＥ５とすると、５００Ｗｈ／Ｌ≦ｖＥ５≦９００Ｗｈ／Ｌを満たすことができる。更に、それは、５５０Ｗｈ／Ｌ≦ｖＥ５≦８５０Ｗｈ／Ｌ、又は６００Ｗｈ／Ｌ≦ｖＥ５≦８００Ｗｈ／Ｌを満たすことができる。
本開示に記載の電池において、電池の５回目のサイクルの放電重量エネルギー密度ｇＥ５とすると、１８０Ｗｈ／ｋｇ≦ｇＥ５≦４５０Ｗｈ／ｋｇを満たすことができる。更に、それは、２００Ｗｈ／ｋｇ≦ｇＥ５≦４００Ｗｈ／ｋｇ、又は２５０Ｗｈ／ｋｇ≦ｇＥ５≦３５０Ｗｈ／ｋｇを満たすことができる。
本開示に記載の粒径について、動的光散乱量により、ブラウン運動中の粒子によって散乱された光の振幅を経時的に測定することによって粒径及びその粒径分布を測定してよく、以下の式Ｓｔｏｋｅｓ－Ｅｉｎｓｔｅｉｎ ｅｑｕａｔｉｏｎに基づいて粒径の大きさを求めてよく、
Ｄ＝ｋＴ／（３πηＤf）
Ｄは、粒径（単位ｍ）であり、ｋは、ボルツマン定数（単位Ｊ／Ｋ）であり、Ｔは、絶対温度（単位Ｋ）であり、ηは、溶剤粘度（ｋｇ×ｍ-1×ｓ-1）であり、Ｄfは、拡散係数（単位ｍ2×ｓ-1）である。
本開示に記載の粒径分布は、測定対象における異なるサイズの粒子の粒径の分布状況を示し、粒径分布の割合と、体積を基準とする累積量百分率に基づいて、粒径累積分布関数（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を得ることができ、例えば、累積粒径分布百分率が５０％に達する粒径をＤ５０と定義し、これは測定対象における粒子の粒径の５０％がＤ５０の粒径サイズより小さいことを意味し、Ｄ１０、Ｄ９０についても同様である。
本開示に記載のコア粒径は、Ｘ線回折分析装置（Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ）でシリコン結晶粒の回折ピーク｛１１１｝を分析して測定してよく、Ｓｃｈｅｒｒｅｒ式に基づき、
Ｌ＝（κ×λ）／（βｃｏｓ（θ／２））
Ｌは、シリコン結晶粒の粒径（単位ｎｍ）であり、κは、形状因子であり、約０．９であるが、結晶の実際の形状に応じて変化し、βは、回折ピーク｛１１１｝の半値全幅（単位弧度）であり、θは、回折ピーク｛１１１｝の位置である。
本開示に記載の負極シートに対し、単層又は二層塗布、真空コーティング又は複合構造等の形態を用いてよい。
本開示に記載のシェルの膜厚は、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＴＥＭ）、又は走査透過型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＴＥＭ）と、エネルギー散乱分光計（Ｅｎｅｒｇｙ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ；ＥＤＳ）を組み合わせて測定してよく、シェルの膜厚は、顕微鏡でコアシェル構造を撮影し、コア構造とシェル構造を明確に区別できる一側を選択し、且つ縮尺に基づいて測定したシェルの膜厚を指す。シェルの膜厚がＳＥＭ又はＴＥＭによって判別しにくい場合、熱重量分析装置（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ；ＴＧＡ）でコアシェル構造の温度上昇に伴う重量損失量とコアの粒径の大きさとを測定することによりシェルの膜厚を推定してよく、コアシェル構造が球体構造であると仮定し、コアの累積粒径分布百分率が５０％に達する粒径で計算し、シリコンの密度が２．３３（ｇ×ｃｍ-3）であったら、単一コアシェル構造のシェル重量を求めることができ、そして損失したシェル総重量と残りのコア総重量の比率によって単一シェルの重量が得られ、下記の式に基づいてシェルの膜厚を計算し、
Ｗｓ＝（４／３）×π×｛［Ｔｈｓ＋（ｃＤ５０／２）］3－（ｃＤ５０／２）3｝×σ
Ｗｓは、単一コアシェル構造のシェル重量（単位ｇ）であり、Ｔｈｓは、シェルの膜厚（単位ｎｍ）であり、ｃＤ５０は、コアの累積粒径分布百分率が５０％に達する粒径（単位ｎｍ）であり、σは、シェルの密度（単位ｇ×ｎｍ-3）である。
本開示に記載の粗さは、ＩＳＯ ２５１７８１表面性状パラメータＳａ（μｍ）に基づく表面の算術平均高さであり、粗さを測定する領域面積は、少なくとも１００００μｍ2以上に設定され、平均面の高さは、領域面積における各点の座標Ｚ（ｘ、ｙ）の高さの算術平均数であり、Ｓａは、領域面積における各点の座標Ｚ（ｘ、ｙ）の平均面に対する高さの差の絶対値の平均値であり、下記式に基づき、
Figure 2023180229000003
 Ａは、領域面積（μｍ2）であり、ｈは、平均面の高さ（μｍ）である。
本開示に記載の導電性は、電気化学インピーダンススペクトログラム（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＥＩＳ）を用いて、重合体又は電解質に１Ｈｚ～１００Ｈｚ、振幅が５０ｍＶの交流電流を印加し、抵抗値を測定して、以下の式で計算した導電性であり、
Ｃｉ＝（１／Ｒ）×（Ｌ／Ａ）
Ｃｉ（Ｓ×ｃｍ-1）は、導電性であり、Ｒ（Ω）は、抵抗値であり、Ｌ（ｃｍ）は、二つの電極間の距離であり、Ａ（ｃｍ2）は、測定対象と電極の断面積であり、ここで、（Ｌ／Ａ）は導電性係数（ｃｍ-1）で表されてよい。
本開示に記載の電気化学的安定性について、線形走査ボルタンメトリー（Ｌｉｎｅａｒ ｓｗｅｅｐ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ；ＬＳＶ）を用い、走査速度が０．１Ｖ／ｓで、Ｌｉ／Ｌｉ+相対電圧が－５Ｖ～５Ｖの条件でサイクル測定すれば、対応して生成される電流と電位の関係の変化結果を得ることができる。
本開示に記載の電池モジュールは、電池ケース、スプリング、ウェイト、カバー、タブ、キャップを含んでよい。
本開示に記載の電池は、一次電池又は二次電池であってよく、その一次電池又は二次電池の電気化学キャリアは、ボタン式キャリア、巻取式キャリア、又は積層式キャリアのうちの少なくとも一種であってよく、軽量で薄型の設計が求められるデジタルカメラ、携帯電話、ノートパソコン、ゲーム機のコントローラ等の携帯式電子製品に適用されてよく、軽量電気自動車、電気自動車等の大型蓄電産業に適用されてもよい。
本開示に記載のコアの粒径、コアシェル構造の構成成分及びシェル膜厚についての全ての関連配置に、関連比率を合わせてポールピースを作製し、電池充放電テストを行うことができ、本開示では、関連配置でのポールピース製造比率及び電池充放電テストの一部のみが示される。
本開示に記載のシリコンはＳｉで表され、酸化シリコンはＳｉＯ2で表され、メタクリルプロピルトリメトキシシランはＭＰＳで表され、メタクリル酸メチルはＭＭＡで表され、アクリル酸メチルはＭＡで表され、アクリル酸イソオクチルは２ＥＨＡで表され、アクリル酸はＡＡで表され、項目の記述に合わないか又は計算結果に意味がないなら、Ｎ／Ａで表される。
上記実施形態に基づいて、以下に具体的な実施例を挙げて詳しく説明する。
＜実施例１＞
実施例１の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１の負極において、コアの粒径ｃＤ５０、シェルの膜厚Ｔｈｓとすると、ｃＤ５０＝８０（ｎｍ）、Ｔｈｓ＝２（ｎｍ）、及び１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）＝０．２５を満たす。
実施例１の負極の詳細なデータは、下記の表１に示される。
＜実施例２＞
実施例２の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例２の負極は、炭素材料を更に含み、コアシェル構造の総重量Ｗｋとすると、炭素材料の総重量Ｗｔとすると、Ｗｋ＝０．７（ｇ）、Ｗｔ＝０．７（ｇ）、及び（Ｗｋ／Ｗｔ）＝１．００を満たす。
実施例２の負極は、厚さＴｈＡとすると、ＴｈＡ＝１００（μｍ）を満たすコーティング層を有する。
実施例２の負極の詳細なデータは、下記の表１に示される。実施例２の表１における他のパラメータの定義は何れも実施例１と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例３＞
実施例３の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例３の負極の詳細なデータは、下記の表１に示される。実施例３の表１における他のパラメータの定義は何れも実施例１及び実施例２と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例４＞
実施例４の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例４の負極は、表面粗さＲａとすると、Ｒａ＝６．２９（μｍ）を満たすコーティング層を有する。
実施例４の負極の詳細なデータは、下記の表１に示される。実施例４の表１における他のパラメータの定義は何れも実施例１及び実施例２と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例５＞
実施例５の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例５の負極の詳細なデータは、下記の表１に示される。実施例５の表１における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
Figure 2023180229000004
＜実施例６＞
実施例６の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例６の負極の詳細なデータは、下記の表２に示される。実施例６の表２における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例７＞
実施例７の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例７の負極の詳細なデータは、下記の表２に示される。実施例７の表２における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例８＞
実施例８の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例８の負極の詳細なデータは、下記の表２に示される。実施例８の表２における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例９＞
実施例９の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例９の負極の詳細なデータは、下記の表２に示される。実施例９の表２における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例１０＞
実施例１０の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１０の負極の詳細なデータは、下記の表２に示される。実施例１０の表２における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
Figure 2023180229000005
＜実施例１１＞
実施例１１の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１１の負極の詳細なデータは、下記の表３に示される。実施例１１の表３における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例１２＞
実施例１２の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１２の負極の詳細なデータは、下記の表３に示される。実施例１２の表３における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例１３＞
実施例１３の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１３の負極の詳細なデータは、下記の表３に示される。実施例１３の表３における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例１４＞
実施例１４の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１４の負極の詳細なデータは、下記の表３に示される。実施例１４の表３における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例１５＞
実施例１５の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１５の負極の詳細なデータは、下記の表３に示される。実施例１５の表３における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
Figure 2023180229000006
＜実施例１６＞
実施例１６の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１６の負極の詳細なデータは、下記の表４に示される。実施例１６の表４における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例１７＞
実施例１７の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１７の負極の詳細なデータは、下記の表４に示される。実施例１７の表４における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例１８＞
実施例１８の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１８の負極の詳細なデータは、下記の表４に示される。実施例１８の表４における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例１９＞
実施例１９の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例１９の負極の詳細なデータは、下記の表４に示される。実施例１９の表４における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例２０＞
実施例２０の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例２０の負極の詳細なデータは、下記の表４に示される。実施例２０の表４における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
Figure 2023180229000007
＜実施例２１＞
実施例２１の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例２１の負極の詳細なデータは、下記の表５に示される。実施例２１の表５における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例２２＞
実施例２２の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
実施例２２の負極の詳細なデータは、下記の表５に示される。実施例２２の表５における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例２３＞
実施例２３の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸イソオクチルである。
実施例２３の負極の詳細なデータは、下記の表５に示される。実施例２３の表５における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例２４＞
実施例２４の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸イソオクチルである。
実施例２４の負極の詳細なデータは、下記の表５に示される。実施例２４の表５における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例２５＞
実施例２５の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸イソオクチルである。
実施例２５の負極の詳細なデータは、下記の表５に示される。実施例２５の表５における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
Figure 2023180229000008
＜実施例２６＞
実施例２６の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸イソオクチルである。
実施例２６の負極の詳細なデータは、下記の表６に示される。実施例２６の表６における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例２７＞
実施例２７の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸イソオクチルである。
実施例２７の負極の詳細なデータは、下記の表６に示される。実施例２７の表６における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例２８＞
実施例２８の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸イソオクチルである。
実施例２８の負極の詳細なデータは、下記の表６に示される。実施例２８の表６における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例２９＞
実施例２９の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、アクリル酸及びアクリル酸イソオクチルである。
実施例２９の負極の詳細なデータは、下記の表６に示される。実施例２９の表６における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例３０＞
実施例３０の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、アクリル酸である。
実施例３０の負極の詳細なデータは、下記の表６に示される。実施例３０の表６における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
Figure 2023180229000009
＜実施例３１＞
実施例３１の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、アクリル酸である。
実施例３１の負極の詳細なデータは、下記の表７に示される。実施例３１の表７における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例３２＞
実施例３２の負極は、コアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含む。シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含む。第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランである。第２構造の前駆体は、アクリル酸である。
実施例３２の負極の詳細なデータは、下記の表７に示される。実施例３２の表７における他のパラメータの定義は何れも実施例１、実施例２、及び実施例４と同じであり、ここでは説明を省略する。
Figure 2023180229000010
＜比較例１＞
比較例１の負極は、コアを含む電池材料を含み、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。
比較例１の負極において、コアの粒径ｃＤ５０とすると、ｃＤ５０＝８０ｎｍを満たす。
比較例１の負極は、炭素材料を更に含む。コアの総重量は０．７ｇである。炭素材料の総重量は０．７ｇである。コアの総重量と炭素材料の総重量との比は１．００である。
比較例１の負極において、炭素材料の累積粒径分布が１０％の粒径ｇＤ１０とすると、炭素材料の累積粒径分布が５０％である粒径ｇＤ５０とすると、炭素材料の累積粒径分布が９０％である粒径ｇＤ９０とすると、ｇＤ１０＝７．４（μｍ）、ｇＤ５０＝１４．６（μｍ）、ｇＤ９０＝２６．４μｍ、及び（ｇＤ９０－ｇＤ１０）／ｇＤ５０＝１．３１を満たす。
比較例１の負極は、厚さがＴｈＡとすると、ＴｈＡ＝１００（μｍ）を満たすコーティング層を有する。
比較例１の負極の詳細なデータは、下記の表８に示される。
＜比較例２＞
比較例２の負極は、コアを含む電池材料を含み、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。
比較例２の負極の詳細なデータは、下記の表８に示される。比較例２の表８における他のパラメータの定義は何れも比較例１と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜比較例３＞
比較例３の負極は、コアを含む電池材料を含み、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。
比較例３の負極の詳細なデータは、下記の表８に示される。比較例３の表８における他のパラメータの定義は何れも比較例１と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜比較例４＞
比較例４の負極は、コアを含む電池材料を含み、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む。
比較例４の負極の詳細なデータは、下記の表８に示される。比較例４の表８における他のパラメータの定義は何れも比較例１と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜比較例５＞
比較例５の負極は、コアシェル構造である電池材料を含み、コアシェル構造は、コアと、シェルと、を含み、シェルは、コアの外周に位置する。ここで、コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含み、シェルは、第１構造と、第２構造と、を有する直鎖である重合体を含み、第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランであり、第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルである。
比較例５の負極において、コアの粒径ｃＤ５０、シェルの膜厚Ｔｈｓとすると、ｃＤ５０＝８０（ｎｍ）、Ｔｈｓ＝４．７（ｎｍ）、及び１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）＝０．５９を満たす。
比較例５の負極は、表面粗さがＲａとすると、Ｒａ＝６．２９（μｍ）を満たすコーティング層を有する。
比較例５の負極の詳細なデータは、下記の表８に示される。比較例５の表８における他のパラメータの定義は何れも比較例１と同じであり、ここでは説明を省略する。
Figure 2023180229000011
＜実施例３３＞
実施例３３の電池は負極を含む。負極はコアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルと、を含む。
実施例３３の電池において、コアの粒径ｃＤ５０、シェルの膜厚Ｔｈｓとすると、ｃＤ５０＝８０（ｎｍ）、及びＴｈｓ＝１．８（ｎｍ）を満たす。
実施例３３の電池において、負極は炭素材料を更に含み、コアシェル構造の総重量Ｗｋ、炭素材料の総重量Ｗｔとすると、（Ｗｋ／Ｗｔ）＝０．０５を満たす。
実施例３３の電池において、電池の１回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ１、電池の５回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ５、電池の１０回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ１０とすると、電池の１回目のサイクルの放電体積容量から電池の１０回目のサイクルの放電体積容量までの最大値ｖＣＭａｘとすると、ｖＣ１＝５６．０（ｍＡｈ／ｃｍ3）、ｖＣ１０／ｖＣ５＝０．９４、及びｖＣＭａｘ＝６４．９（ｍＡｈ／ｃｍ3）を満たす。
実施例３３の電池において、電池の最初の１０回のサイクル回数のクーロン効率が８５％より大きい総回数はｎＣＥ１０とすると、ｎＣＥ１０＝９を満たす。
実施例３３の負極の詳細なデータは、下記の表９に示される。
＜実施例３４＞
実施例３４の電池は負極を含む。負極はコアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルと、を含む。
実施例３４の負極の詳細なデータは、下記の表９に示される。実施例３４の表９における他のパラメータの定義は何れも実施例３３と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例３５＞
実施例３５の電池は負極を含む。負極はコアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルと、を含む。
実施例３５の負極の詳細なデータは、下記の表９に示される。実施例３５の表９における他のパラメータの定義は何れも実施例３３と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例３６＞
実施例３６の電池は負極を含む。負極はコアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルと、を含む。
実施例３６の負極の詳細なデータは、下記の表９に示される。実施例３６の表９における他のパラメータの定義は何れも実施例３３と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜実施例３７＞
実施例３７の電池は負極を含む。負極はコアシェル構造である電池材料を含む。コアシェル構造は、コアと、コアの外周に位置するシェルと、を含む。
実施例３７の負極の詳細なデータは、下記の表９に示される。実施例３７の表９における他のパラメータの定義は何れも実施例３３と同じであり、ここでは説明を省略する。
＜比較例６＞
比較例６の電池は負極を含み、負極は電池材料を含み、電池材料は炭素材料である。
比較例６の負極の詳細なデータは、下記の表９に示される。比較例６の表９における他のパラメータの定義は何れも実施例３３と同じであり、ここでは説明を省略する。
Figure 2023180229000012
本開示は以上の実施形態で開示されたが、それらの実施形態は本開示を限定するものではなく、当業者であれば、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正を行うことができ、よって、本開示の保護範囲は、特許請求の範囲に定義されたものを基準とする。

Claims (30)

  1. コアシェル構造である電池材料であって、
    前記コアシェル構造は、コアと、前記コアの外周に位置するシェルと、を含み、
    前記コアの構成成分は、シリコン材料であり、
    前記シェルは、シロキサン基を含む第１構造と、カルボキシル基又はエステル基を含む第２構造と、を有する直鎖である重合体を含み、
    前記第１構造は、前記第２構造よりも前記コアに近く、
    前記コアの粒径ｃＤ５０、前記シェルの膜厚Ｔｈｓとすると、０＜１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦８．０を満たす電池材料。
  2. 前記第１構造の前駆体は、メタクリルプロピルトリメトキシシランであり、前記コアの構成成分は、シリコンと酸化シリコンを含む請求項１に記載の電池材料。
  3. 前記第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸メチル、及びアクリル酸からなる群から選択される請求項１に記載の電池材料。
  4. 前記第２構造の前駆体は、メタクリル酸メチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸メチル、及びアクリル酸からなる群から選択される少なくとも２つである請求項３に記載の電池材料。
  5. 前記コアの粒径ｃＤ５０（ｎｍ）とすると、３５０＜ｃＤ５０＜１５０００を満たす請求項１に記載の電池材料。
  6. 前記シェルの膜厚Ｔｈｓ（ｎｍ）とすると、１０＜Ｔｈｓ＜１５０を満たす請求項５に記載の電池材料。
  7. 前記コアの粒径ｃＤ５０（ｎｍ）とすると、３０＜ｃＤ５０＜１５０を満たす請求項１に記載の電池材料。
  8. 前記シェルの膜厚Ｔｈｓ（ｎｍ）とすると、１＜Ｔｈｓ＜５０を満たす請求項７に記載の電池材料。
  9. 前記コアの粒径ｃＤ５０、前記シェルの膜厚Ｔｈｓとすると、０＜１０×（Ｔｈｓ／ｃＤ５０）≦６．０を満たす請求項１に記載の電池材料。
  10. 請求項１に記載の電池材料を含む負極。
  11. 炭素材料を更に含む請求項１０に記載の負極。
  12. 前記コアシェル構造の総重量Ｗｋ、前記炭素材料の総重量Ｗｔとすると、０．０１＜（Ｗｋ／Ｗｔ）＜１０．０を満たす請求項１１に記載の負極。
  13. 前記炭素材料の累積粒径分布が１０％の粒径ｇＤ１０、前記炭素材料の累積粒径分布が５０％である粒径ｇＤ５０、前記炭素材料の累積粒径分布が９０％である粒径はｇＤ９０とすると、０＜（ｇＤ９０－ｇＤ１０）／ｇＤ５０＜５．０を満たす請求項１１に記載の負極。
  14. 前記負極は、厚さＴｈＡ（μｍ）とすると、５０＜ＴｈＡ＜３５０を満たすコーティング層を有する請求項１０に記載の負極。
  15. 前記負極の前記コーティング層の表面粗さＲａ（μｍ）とすると、１．０＜Ｒａ＜１０．０を満たす請求項１４に記載の負極。
  16. 請求項１０に記載の負極を含む電池。
  17. 前記電池の１回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ１（ｍＡｈ／ｃｍ3）とすると、３０≦ｖＣ１≦２００を満たす請求項１６に記載の電池。
  18. 前記電池の１回目のサイクルの放電体積容量から前記電池の１０回目のサイクルの放電体積容量までの最大値ｖＣＭａｘ（ｍＡｈ／ｃｍ3）とすると、３０≦ｖＣＭａｘ≦２００を満たす請求項１６に記載の電池。
  19. 前記電池の５回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ５、前記電池の１０回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ１０とすると、０．８０≦ｖＣ１０／ｖＣ５を満たす請求項１６に記載の電池。
  20. 前記電池の最初の１０回のサイクル回数のクーロン効率が８５％より大きい総回数ｎＣＥ１０とすると、７≦ｎＣＥ１０を満たす請求項１６に記載の電池。
  21. コアシェル構造である電池材料であって、
    前記コアシェル構造は、コアと、前記コアの外周に位置するシェルと、を含み、
    前記コアの構成成分は、シリコン材料であり、
    前記シェルは、シロキサン基を含む第１構造と、カルボキシル基又はエステル基を含む第２構造と、を有する直鎖である重合体を含み、
    前記第１構造は、前記第２構造よりも前記コアに近く、
    前記コアの粒径ｃＤ５０（ｎｍ）とすると、３０＜ｃＤ５０を満たす電池材料。
  22. 前記コアの粒径ｃＤ５０（ｎｍ）とすると、４０＜ｃＤ５０＜１５０００を満たす請求項２１に記載の電池材料。
  23. 前記コアの構成成分は、シリコン及び酸化シリコンを含む請求項２１に記載の電池材料。
  24. 請求項２１に記載の電池材料を含む負極。
  25. 炭素材料を更に含む請求項２４に記載の負極。
  26. 請求項２４に記載の負極を含む電池。
  27. 前記電池の１回目のサイクルの放電体積容量から前記電池の１０回目のサイクルの放電体積容量までの最大値ｖＣＭａｘ（ｍＡｈ／ｃｍ3）とすると、３０≦ｖＣＭａｘ≦２００を満たす請求項２６に記載の電池。
  28. 前記電池の５回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ５であり、前記電池の１０回目のサイクルの放電体積容量ｖＣ１０とすると、０．８０≦ｖＣ１０／ｖＣ５を満たす請求項２６に記載の電池。
  29. 前記電池の最初の１０回のサイクル回数のクーロン効率が８５％より大きい総回数ｎＣＥ１０とすると、７≦ｎＣＥ１０を満たす請求項２６に記載の電池。
  30. 酸化剤を添加してシリコン材料の表面を酸化させてから、シロキシ化合物含有溶液を添加して表面改質を行って、負極材料前駆体を形成するシリコン材料の酸化工程と、
    前記負極材料前駆体をアルケニル基化合物含有溶液に添加して重合反応を行って、第１負極材料を形成する負極材料の製造工程と、
    前記第１負極材料、炭素材料、第１導電剤、第１接着剤、及び第１有機溶剤を負極スラリーとして調製し、前記負極スラリーを金属集電体の少なくとも一側に塗布して負極シートを作製して、正極材料、第２導電剤、第２接着剤、及び第２有機溶剤を正極スラリーとし、前記正極スラリーを別の金属集電体の少なくとも一側に塗布して正極シートを作製する塗布工程と、
    前記負極シート、前記正極シート、及びセパレータを電池モジュールに固定し、電解質を前記電池モジュールに注入し、且つ前記電池モジュールを封止する組立工程と、
    を含み、
    前記シロキシ化合物は、式（Ｉ）に示す構造を有し、
    Figure 2023180229000013
     Ｒは、メトキシ基、エトキシ基及びシロキシ基からなる群から選択され、Ｘは、メチル基又はオキシ基であり、Ａは、ビニル基、アクリレート基、及びメタクリレート基からなる群から選択され、且つｎとｍは、
    ０≦ｎ＋ｍ≦１０を満たし、
    前記シリコン材料の粒径ｃＤ５０（ｎｍ）とすると、３０＜ｃＤ５０＜１５０００を満たす電池の製造方法。
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