JP6311508B2 - 非水電解質二次電池用負極活物質及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態に係る非水電解質二次電池用負極活物質(以下、単に「負極活物質」と呼ぶ。)の一例を具体的に示した図である。図1に示すように、負極活物質を構成するSiナノワイヤー1は、例えばSiウエーハ2上にエッチング処理することにより形成することができる。なお、Siウエーハ上に形成されたSiナノワイヤーは簡単にそのSiウエーハから剥離することができる。
本実施の形態に係る負極活物質は、上述したようにSiナノワイヤーから構成されており、不純物がドープされている。不純物がドープされることで、Siナノワイヤーの電気抵抗値を低下させ、集電電極からの電子の注入・脱離を容易とするとともに、Liイオンの挿入・脱離を容易にすることができる。そのため、より高容量で高速充放電が可能な負極活物質とすることができる。
Siナノワイヤーの製造方法は特に限定されず、バルク状Siのエッチングによるナノワイヤー加工やSi原料の供給によるSiナノワイヤーの成長であれば様々な方法を採用することができる。
上記Siナノワイヤーを非水電解質二次電池用負極活物質として、例えば、以下のようにして負極を作製することができる。まず、Siナノワイヤーの負極活物質、導電材、結着剤を混合し、これを混練して負極合材ペーストを作製する。得られた負極合材ペーストを、例えば、銅箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して、溶剤を飛散させる。なお、必要に応じ、電極密度を高めるべく、ロールプレス等により加圧しても良い。このようにして、シート状の負極を作製することができる。シート状の負極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断等をして、電池の作製に供することができる。ただし、負極の作製方法は、前記例示のものに限られることなく、他の方法によってもよい。
(負極活物質の作製)
不純物濃度が1×1016cm−3のn型Siウエーハ(不純物としてリン(P)をドープしたもの)上に粒径30nmのナノシリカ粒子が凝集や積層しない程度に均一に塗布し、その上にAgをスパッター装置で蒸着した。H2O2+HF溶液中に浸漬することにより、ナノシリカ粒子がない部分でエッチングが進行することを利用して、直径30nm、長さ20μmのSiナノワイヤーをSi基板上に作製した。
負極活物質である上記Siナノワイヤー、導電材であるアセチレンブラック、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを混合し、混練して負極合材ペーストを作製した。
試験極に上記で作製した負極活物質であるSiナノワイヤーを含む負極を用いた。対極および参照極にリチウム金属、電解液に1M LiPF6のEC/EMC/DMC混合溶媒を用いた単セルを製作して、その高率放電性能を測定した。表1にその結果を示す。
負極は、上記で作製した負極活物質であるSiナノワイヤーを含む負極を用いた。正極は、正極活物質であるLiCoO2粉末60質量部にアセチレンブラック(電気化学工業株式会社製)30質量部およびPTFE(ダイキン工業株式会社製)10質量部を混合し、ここから150mgを取り出して、圧力100MPaで直径11mmのペレットを作製した。
作製した電池は24時間程度放置し、OCVが安定した後、初期放電容量の測定を行った。初期放電容量については、正極に対する電流密度を0.5mAとし、カットオフ電圧を4.3−3.0Vとして充放電試験を行い評価した。表1にその結果を示す。
n型Siウエーハの不純物濃度が1×1018cm−3以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
n型Siウエーハの不純物濃度が1×1020cm−3以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
n型Siウエーハの不純物濃度が1×1021cm−3以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの直径が10nm以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの直径が50nmの以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの直径が100nmの以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの長さが10μm以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの長さが50μm以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの長さが100μm以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
p型Siウエーハ(不純物としてボロン(B)をドープしたもの)の不純物濃度が1×1016cm−3以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
p型Siウエーハの不純物濃度が1×1018cm−3以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
p型Siウエーハの不純物濃度が1×1020cm−3以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
p型Siウエーハの不純物濃度が1×1021cm−3以外は実施例1と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの直径が10nm以外は実施例11と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの直径が50nmの以外は実施例11と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの直径が100nmの以外は実施例11と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの長さが10μm以外は実施例11と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの長さが50μm以外は実施例11と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
Siナノワイヤーの長さが100μm以外は実施例11と同様の方法でSiナノワイヤーを作製した。負極作製、負極評価、電池作製、放電容量評価も実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
実施例1において用いたn型Siウエーハの不純物濃度が1×1010cm−3以外は全て同様の方法にて負極活物質および負極を作製した。作製した負極の高率放電性能を実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。また、実施例1と同様の方法で電池を作製し、放電容量の評価も、実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
実施例1において用いたn型Siウエーハの不純物濃度が1×1012cm−3以外は全て同様の方法にて負極活物質および負極を作製した。作製した負極の高率放電性能を実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。また、実施例1と同様の方法で電池を作製し、放電容量の評価も、実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
実施例1において用いたn型Siウエーハの不純物濃度が1×1014cm−3以外は全て同様の方法にて負極活物質および負極を作製した。作製した負極の高率放電性能を実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。また、実施例1と同様の方法で電池を作製し、放電容量の評価も、実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
実施例1において用いたSiナノワイヤーの直径が200nm以外は全て同様の方法にて負極活物質および負極を作製した。作製した負極の高率放電性能を実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。また、実施例1と同様の方法で電池を作製し、放電容量の評価も、実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
実施例11において用いたp型Siウエーハの不純物濃度が1×1010cm−3以外は全て同様の方法にて負極活物質および負極を作製した。作製した負極の高率放電性能を実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。また、実施例1と同様の方法で電池を作製し、放電容量の評価も、実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
実施例11において用いたp型Siウエーハの不純物濃度が1×1012cm−3以外は全て同様の方法にて負極活物質および負極を作製した。作製した負極の高率放電性能を実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。また、実施例1と同様の方法で電池を作製し、放電容量の評価も、実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
実施例11において用いたp型Siウエーハの不純物濃度が1×1014cm−3以外は全て同様の方法にて負極活物質および負極を作製した。作製した負極の高率放電性能を実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。また、実施例1と同様の方法で電池を作製し、放電容量の評価も、実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
実施例11において用いたSiナノワイヤーの直径が200nm以外は全て同様の方法にて負極活物質および負極を作製した。作製した負極の高率放電性能を実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。また、実施例1と同様の方法で電池を作製し、放電容量の評価も、実施例1と同様の方法で行った。表1にその結果を示す。
2 Siウエーハ
3 Siナノワイヤーを有する負極
4 セパレータ(電解液含浸)
5 LiCoO2を有する正極
6 ガスケット
7 負極缶
8 正極缶
9 2032型のコイン電池
Claims (1)
- Siナノワイヤーから構成される非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法であって、
不純物がドープされたSiウエーハに、粒径が10〜100nmであるナノシリカ粒子を塗布する工程と、
前記ナノシリカ粒子を塗布したSiウエーハにAgを成膜する工程と、
前記Agを成膜したSiウエーハをH2O2とHFとの混合溶液に浸して該SiウエーハをエッチングすることによってSiナノワイヤーを形成する工程と
を有し、
前記Siウエーハに含まれる前記不純物のドナー不純物濃度とアクセプター不純物濃度との濃度差が1.0×1016〜1.0×1021cm−3である
非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。
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US20100285358A1 (en) * | 2009-05-07 | 2010-11-11 | Amprius, Inc. | Electrode Including Nanostructures for Rechargeable Cells |
DE102010062006A1 (de) * | 2010-11-26 | 2012-05-31 | Robert Bosch Gmbh | Nanofasern umfassendes Anodenmaterial für eine Lithiumionenzelle |
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WO2015136684A1 (ja) * | 2014-03-14 | 2015-09-17 | 株式会社日立製作所 | リチウムイオン二次電池用負極活物質、リチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法、およびリチウムイオン二次電池 |
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