JPH10233211A - 非水電解液二次電池用負極活物質および非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池用負極活物質および非水電解液二次電池

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JPH10233211A
JPH10233211A JP9068598A JP6859897A JPH10233211A JP H10233211 A JPH10233211 A JP H10233211A JP 9068598 A JP9068598 A JP 9068598A JP 6859897 A JP6859897 A JP 6859897A JP H10233211 A JPH10233211 A JP H10233211A
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tin
organic solvent
soluble
compound
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JP9068598A
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Chisui Okano
知水 岡野
Hiroya Yamashita
博也 山下
Shoji Tachibana
昇二 橘
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも高い充放電容量の酸化錫系非水電
解液二次電池用負極活物質を得る。 【解決手段】 比表面積が10〜150m2/gに制御
された酸化錫を用いることによって、高い充放電容量を
有する非水電解液二次電池用負極活物質となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化錫からなる非
水電解液二次電池用負極活物質及び該負極活物質を用い
た非水電解液二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、急速に普及する携帯電話、携帯用
端末、ビデオカメラなどの携帯用機器の電源として、あ
るいは電気自動車用電源として、小型、軽量でエネルギ
ー密度の高い二次電池に対する社会的要求が益々強くな
っている。
【0003】充電可能で繰り返し使用できる二次電池の
うち、水溶液系電解質を用いる鉛蓄電池、ニッケル−カ
ドミウム電池、ニッケル−水素電池などの二次電池で
は、過電圧の高い鉛蓄電池を除いては水の分解電圧を超
える高い電池電圧を得ることはできない。これに対し非
水電解液二次電池は電解液に非水溶媒を用いるため、水
溶液系電解質を用いる上述の二次電池よりも高い電池電
圧を得ることができる。そのため、非水電解液二次電池
はエネルギー密度が高く小型化及び軽量化が可能であ
り、携帯用機器の電源として急速に需要が伸びている
が、更にこれら電子機器の長時間稼働を実現させるため
に、電池性能、即ち充放電容量の更なる向上が求められ
ている。
【0004】非水電解液二次電池は、リチウムを吸蔵、
放出することが可能な正極活物質と集電体などからなる
正極と、リチウムを吸蔵、放出することが可能な負極活
物質と集電体などからなる負極、さらにはリチウム塩を
非水溶媒に溶解してなる電解液、及びセパレータ、電池
容器などから構成される。このような二次電池におい
て、充電時には正極活物質中から放出されたリチウムは
負極活物質中に吸蔵され、また放電時にはリチウムは逆
に負極活物質中から放出され、正極活物質中に吸蔵され
る。
【0005】充放電容量の高い非水電解液二次電池に適
した負極活物質としては、エネルギー密度にのみ着目す
れば、単位重量当たりに含まれるリチウム量が最も多い
金属リチウムを用いることが望ましい。しかし、負極活
物質に金属リチウムを用いると、充電時にリチウムが負
極表面に均一に析出せずに樹枝状に析出し、これがセパ
レータを貫通して負極と正極が短絡し、発熱や発火する
危険性がある。また樹枝状に析出した金属リチウムが負
極から脱落して充放電サイクル寿命が短くなるという問
題がある。これらの問題のために、金属リチウムは電池
反応に関与する理論的リチウム容量が最も高いにも関わ
らず、負極活物質として実用化されるに至っていない。
【0006】現在、市販の非水電解液二次電池の負極活
物質としては、黒鉛に代表される比較的結晶化度の高い
炭素材料(以下、黒鉛材料ともいう)、あるいは難黒鉛
化炭素などと称される比較的結晶化度の低い炭素材料
(以下、難黒鉛化炭素材料ともいう)などが用いられて
いる。
【0007】黒鉛材料を非水電解液二次電池の負極活物
質(以下、負極活物質ともいう)として使用すると、放
電初期から末期に至るまで負極電位はほぼ一定の値で安
定するため、放電末期まで安定した電池電圧を確保する
ことができる。しかしながら、黒鉛材料の充放電容量は
理論値で最高372mAh/g、現実には280〜33
0mAh/g程度である。従って、よりエネルギー密度
の高い非水電解液二次電池を作製するためにはさらに高
い充放電容量を有する負極活物質が望まれている。
【0008】一方、難黒鉛化炭素材料は、充放電容量は
400〜700mAh/gであり、この点では黒鉛材料
よりも優れた特性を有している。しかし、難黒鉛化炭素
材料では、放電初期から負極電位が上昇し続けるため、
非水電解液二次電池に用いると放電に伴って電池電圧が
低下し続ける。そのため、負極活物質である難黒鉛化炭
素には、未だ放出可能なリチウムが十分に残存している
にも関わらず、それ以上の放電は低い電圧下で起こるた
めに電源として利用できないという問題点がある。その
結果、実質的に利用できる充放電容量は、黒鉛材料とほ
ぼ同等の300mAh/g程度にすぎない場合がある。
【0009】このような炭素材料に対して、最近、酸化
錫系材料が高い充放電容量を有する材料として注目され
ている。酸化錫系材料では、最初SnOあるいはSnO
2において500〜600mAh/gといった高い放電
容量が見いだされた(特開平6−275268、特開平
7−122274など)。その後、Sn−Li−O系材
料(特開平7−201318)、Sn−Si−O系材料
(特開平7−230800)、あるいはSn−M−O系
材料(Mはアルカリ土類金属、周期律表13、14、1
5族元素又は亜鉛、特開平7−288123)といった
組成の酸化錫系材料が提案されている。これらの酸化錫
系材料においては、充放電サイクル特性が多少改善され
たが、放電容量はSnOあるいはSnO2と比較して、
むしろ低下する傾向を示しており、また充放電サイクル
特性も不十分である。例えば、LixSnOの放電容量
は300mAh/g以下(電池の容積より推定)、固相
反応により作製したLi2SnO3、Li2SnO2では各
々442,483mAh/g、又、溶融法により作製さ
れた非晶質のSnSiO3では493mAh/g程度で
あり、これらの放電容量は何れもSnOあるいはSnO
2と同等あるいはそれ以下に留まっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】そこで、二次電池の高
エネルギー密度化という社会的要求に応えるために、更
に充放電容量の高い酸化錫系材料の開発が望まれてい
た。
【0011】
【課題を解決するための手段】従来の酸化錫系材料の改
良の手法としては、第2成分元素の添加や酸化錫の非晶
質化という手段が試みられてきたが、前述の通り充放電
容量の向上に対しては十分な効果は見いだされていなか
った。
【0012】本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、従
来の第2成分元素の含有や酸化錫の非晶質化などとは異
なる要因によって充放電容量が大幅に増大することを新
たに見出した。即ち、本発明者らは、これまで省みられ
ることのなかった酸化錫の微細構造と充放電容量の関係
について鋭意研究を重ねた結果、酸化錫系材料の比表面
積や細孔構造などの微構造が充放電容量に顕著な影響を
及ぼすことを見いだし、ここに本発明を完成させるに至
った。
【0013】即ち、本発明は、比表面積が10〜150
2/gである酸化錫からなる非水電解液二次電池用負
極活物質に関する。
【0014】他の発明は、上記酸化錫が、0.05〜2
5nmの平均細孔半径を有する細孔の容積が0.1〜
0.5cm3/gであり、かつ全細孔容積の70%以上
である酸化錫である非水電解液二次電池用負極活物質に
関する。
【0015】更に他の発明は、上記酸化錫が、1〜30
nmの結晶子サイズを有する酸化錫である非水電解液二
次電池用負極活物質に関する。
【0016】更に他の発明は、上記酸化錫が、平均均斉
度が0.66〜1.00である酸化錫粉末である非水電
解液二次電池用負極活物質に関する。
【0017】更に他の発明は、上記酸化錫が、1〜30
nmの結晶子サイズを有する酸化錫からなる(A)相
と、酸化珪素からなる(B)相からなり、(A)相また
は(B)相からなる分散相の平均領域径が1μm以下で
あることを特徴とする酸化錫である非水電解液二次電池
用負極活物質に関する。
【0018】更に他の発明は、上述の非水電解液二次電
池用負極活物質を集電体に接合してなる負極と、リチウ
ムイオンを吸蔵、放出することが可能な材料からなる正
極活物質を集電体に接合してなる正極とが、セパレータ
を介して非水電解液と共に電池容器内に収納されている
ことを特徴とする非水電解液二次電池に関する。
【0019】以下、本発明を具体的に説明する。
【0020】本発明における酸化錫は、後述する元素等
を含むこともできるが基本的に周期律表14族(新IU
PAC方式による、以下同様)第5周期の錫と16族第
2周期の酸素からなる化合物あるいはその固溶体であれ
ばよく、酸化錫の組成および構造は特に限定されない。
【0021】組成の観点から酸化錫を例示すると、代表
的には二酸化錫、三酸化二錫、四酸化三錫、一酸化錫な
どの組成を有する酸化錫であり、また、これらの組成を
有する酸化錫が任意の割合で混合されたものでもかまわ
ない。
【0022】又、本発明の酸化錫は、構造的には結晶質
酸化錫あるいは非晶質酸化錫の何れの構造を取っていて
も構わない。
【0023】本発明の酸化錫が結晶質である場合におい
ては、その結晶構造は特に限定されない。例えば、酸化
錫が二酸化錫の場合には、JCPDSカード21−12
50記載の正方晶二酸化錫、同29−1484記載の斜
方晶二酸化錫、同33−1374記載の立方晶二酸化錫
などの結晶構造をとることができ、また、これらの結晶
構造を有する二種類以上の二酸化錫が任意の割合で含ま
れていてもよい。また、三酸化二錫の場合には、JCP
DSカード25−1259記載の結晶構造を有する三酸
化二錫などの結晶構造をとることができる。四酸化三錫
の場合にはJCPDSカード20−1293記載の結晶
構造を有する四酸化三錫などの結晶構造をとることがで
きる。また、一酸化錫の場合には、JCPDSカード6
−395記載の正方晶一酸化錫、同7−195記載の結
晶構造を有する一酸化錫、同24−1342記載の斜方
晶一酸化錫などの結晶構造をとることができ、また、こ
れらの結晶構造を有する二種類以上の一酸化錫が任意の
割合で含まれていてもよい。
【0024】本発明の酸化錫の組成は、蛍光エックス線
分析などの化学分析により同定及び定量することが可能
である。また、酸化錫の構造は粉末エックス線回折法、
電子線回折法などにより得られる回折ピークの位置と強
度を基に判定することができる。粉末エックス線回折の
回折ピークの位置と強度は、錫、酸素以外の元素の固
溶、結晶配向などが原因となって若干の変動を示す場合
があるが、上述のJCPDSカードなどに登録されてい
る酸化錫の回折ピーク位置と強度を比較することなどに
より酸化錫の結晶構造を判定することができる。
【0025】本発明では、酸化錫の比表面積が10〜1
50m2/gと大きいことが負極活物質の充放電容量を
増大させるために重要である。例えば、市販のルチル構
造を有する酸化錫粉末の比表面積は9.5m2/g程度
であり、放電容量は350mAh/gであった。これに
対し、本発明における酸化錫のうち、比表面積が15.
0m2/gの酸化錫の放電容量は712mAh/gと飛
躍的に増大する。このような酸化錫のうちでも、特に
0.05〜25nmの平均細孔半径を有する細孔の容積
が0.1〜0.5cm3/gであり、かつこの様な細孔
が全細孔容積の70%以上を占めることが好ましい。
【0026】酸化錫の比表面積および細孔の性状が、何
故充放電容量に大きな影響を与えるのか、発明者らも十
分説明し得ないが、以下のように推測している。
【0027】負極活物質である酸化錫への充電とは、現
象的には電解液中のリチウムイオンが酸化錫へ吸蔵され
る反応である。この吸蔵反応は3つの過程からなると考
えられる。 即ち、 1)リチウムイオンが電解液中を拡散して酸化錫の表面
の到達する過程、 2)酸化錫の表面に到達したリチウムイオンが酸化錫の
表面から酸化錫の非晶質、又は結晶質の構造の中へ取り
込まれる過程、および 3)取り込まれたリチウムが非晶質、又は結晶質の構造
中を拡散し、安定サイトを占有する過程である。
【0028】一方、放電とは、酸化錫へ吸蔵されたリチ
ウムが電解液中に放出される反応であり、前記1)〜
3)の吸蔵反応の過程を逆にたどる反応である。
【0029】このようにリチウムが酸化錫中に吸蔵、放
出される反応においては、表面反応や拡散などの非平衡
過程を経ており、これらの過程の速度がリチウム吸蔵、
放出反応を支配していると推測される。従来、非水電解
液二次電池に用いられてきた酸化錫に比べ、本発明の酸
化錫は比表面積が大きいのでリチウムイオンを含む電解
液との接触面積が大きく、表面でのリチウムイオンを酸
化錫内部へ取り込む速度、あるいはリチウムを酸化錫内
部から放出する速度が、単位重量あたりでは増大したと
考えられる。又、本発明の酸化錫中に含まれる平均細孔
半径0.05〜25nmの細孔及びその量が、リチウム
イオンを電解質溶液中から酸化錫表面へ、または酸化錫
表面から電解液中へ大量に且つ効率的に輸送するのに適
しているため、リチウムイオンの吸蔵、放出速度が増大
したと考えられる。
【0030】従って、本発明の酸化錫を非水電解液二次
電池の負極活物質に用いると、リチウムの吸蔵、放出を
律速していたと考えられる表面反応速度および拡散によ
るリチウムイオンの輸送速度が増大することにより、リ
チウムイオンの吸蔵量、放出量が多くなり、充放電容量
が増大したものと推測される。
【0031】従来、炭素系材料を負極活物質として用い
る場合、炭素系材料の比表面積が大きいと、電解液の分
解が促進されるなどの弊害があるとが知られていた。そ
のためか、酸化錫系材料を負極活物質として用いる場合
においても、従来は比表面積が10m2/g未満の酸化
錫系材料が用いられており、比表面積の増大や細孔を制
御する試みは成されていなかった。又、従来の酸化錫系
材料は、酸化物などを原料とする固相反応や溶融による
非晶質化など、専ら高温での熱処理を要する方法で作製
されており、これらの方法では本発明のように微構造を
制御した酸化錫を作製すること自体が困難であった。本
発明の微構造が制御された酸化錫では、比表面積が10
2/g以上でも電解液の分解は特に促進されるような
現象は認められず、むしろ、充放電容量が向上する結果
をもたらすことが明らかになった。
【0032】本発明の酸化錫の比表面積は10〜150
2/gであり、より好ましくは15〜100m2/gで
ある時、更に高い充放電容量が得られる。比表面積が1
0m2/gより小さい場合には、酸化錫表面より取り込
まれるリチウムの量が減少し、酸化錫中へのリチウムの
吸蔵量が減少しやすく、これを負極活物質として利用し
たとき充放電容量が低下する場合があるので好ましくな
い。また、比表面積が150m2/gよりも大きい酸化
錫では、非水電解液二次電池の負極中に酸化錫を高密度
で充填することが困難である場合が多く、そのため一定
の体積の電池に充填可能な酸化錫の重量が低下してしま
い、電池としての充放電容量が低下する場合があるので
好ましくない。
【0033】酸化錫の比表面積はBET法、水銀圧入法
などにより測定することができる。例えば、水銀圧入法
により比表面積を求める場合には、水銀圧入圧と圧入量
を実測して下記式1より細孔分布関数〔D(r)〕を求め
る。
【0034】
【数1】
【0035】(式中、Vは水銀圧入量,Pは水銀圧入
圧,σは水銀の表面張力,θは水銀の接触角を示す。) 比表面積Sは、求められた細孔分布関数〔D(r)〕から
下記式2により求めることができる。
【0036】
【数2】
【0037】(式中、rは細孔半径を示す。)また、上
述の好適な比表面積を有する酸化錫において、その比表
面積を構成する細孔の大きさ、分布を制御することによ
り、更に充放電容量を向上させることが可能となる。具
体的には、本発明で用いる酸化錫は、比表面積が10〜
150m2/gである酸化錫粉末のうちでも、特にその
酸化錫粉末に存在する細孔の平均細孔半径が0.05〜
25nmの範囲にある細孔の容積が0.1〜0.5cm
3/gであり、かつそのような細孔の容積が全細孔容積
の70%以上を占める酸化錫粉末であることが好まし
い。
【0038】平均細孔半径が0.05nmより小さい
と、電解液中のリチウムイオンの細孔中での移動度が低
下したり、細孔中に進入できなくなる場合があり、その
結果、電池の充放電容量が低下する場合がある。又、平
均細孔半径が25nmより大きい場合には、酸化錫の比
表面積が低下してしまう場合がある。
【0039】このような理由から、好ましい平均細孔半
径の範囲は0.05〜25nmであるが、本発明におけ
る酸化錫粉末においては0.05〜25nmの平均細孔
半径を有する細孔の容積が0.1〜0.5cm3/gで
あることが更に好ましい。細孔容積が0.1cm3/g
より少ないということは、好適な範囲の平均細孔半径を
有する細孔の数が少ないということであり、電池の充放
電容量が低下する場合がある。一方、細孔容積が0.5
cm3/gを越えると、比表面積が150m2/gを大き
く越える場合があり、そのような場合には非水電解液二
次電池の負極中に酸化錫を高密度で充填することが困難
になり、電池としての充放電容量が低下する場合があ
る。更に又、上述の細孔容積が酸化錫粉末に存在する全
細孔容積の70%以上を占めることが望ましい。全細孔
容積の70%よりも少ない場合には、リチウムの挿入脱
離に適した細孔を含まない酸化錫の割合が増大し、電池
の充放電容量の向上に対する寄与が低下する場合があ
る。
【0040】本発明における酸化錫粉末の平均細孔半
径、細孔容積は水銀圧入法、ガス吸着法、X線小角散乱
法および高圧電子顕微鏡法などにより測定することがで
きる。たとえば水銀圧入法により測定する場合には、水
銀圧入圧と圧入量を実測することにより求められる前記
細孔分布関数〔D(r)〕を用いて、細孔容積(v)およ
び平均細孔半径(ra)は、各々下記式3および式4に
より求めることができる。
【0041】
【数3】
【0042】
【数4】
【0043】上述のような比表面積および細孔を有する
本発明の酸化錫は著しく高い充放電容量を有するが、こ
の酸化錫が結晶質の酸化錫である場合、その結晶子サイ
ズが1〜30nmと微細であるとき、更に高い充放電容
量が得られる。リチウムが酸化錫に吸蔵されることによ
り酸化錫の構造や結晶状態が変化する場合があるが、充
放電容量に大きく影響するのは、やはりリチウムが吸蔵
される前の酸化錫の状態である。従って、充放電容量を
大きくするためには、まずリチウムが入る前の酸化錫を
最適化しておく必要があり、その重要なポイントは酸化
錫の結晶子サイズである。即ち、リチウムが入る前の酸
化錫を最適化しておかないと、サイクル特性の改善等の
後続の処理をいくら最適化しても、高容量の酸化錫を得
ることができない場合が多い。
【0044】酸化錫の結晶子サイズは、前述したリチウ
ムの酸化錫結晶格子内の拡散過程に対して、以下のよう
な影響を及ぼすと考えられる。結晶子サイズの大きな酸
化錫が、結晶子サイズの小さな酸化錫と同等の単位重量
あたりの充放電容量を確保するためには、充電に際して
は結晶子の表面あるいは粒界からより深く結晶子の内部
までリチウムが侵入する必要がある。又、放電に際して
は結晶子の表面あるいは粒界からより深いところに存在
するリチウムが放出される必要がある。従って、結晶子
サイズが大きな酸化錫では、リチウムの吸蔵、放出のた
めにリチウムはより長い距離を拡散する必要が生じ、こ
の拡散が律速となってリチウムの吸蔵、放出量が制限さ
れると推測される。また、このような長い拡散距離は単
に長時間を要するだけでなく、結晶子表面から比較的近
いところに吸蔵されたリチウムが、続いて侵入するリチ
ウムの拡散を妨害する確率が高くなると推測される。な
ぜならば、結晶格子内のリチウムの安定サイトは、一方
でリチウムが結晶格子内を拡散していくパスを形成して
おり、リチウムが安定サイトに留まることにより、拡散
のためのパスを塞いでしまい、それ以上のリチウムの吸
蔵が行われなくなると考えられるからである。そのた
め、結晶格子のリチウムの安定サイトの内、実際にリチ
ウムが占めるのは、結晶子の比較的表層に限られ、長距
離の拡散が必要な結晶子内部にはリチウムが拡散して行
き難いと考えられる。その結果として、結晶子サイズの
大きな酸化錫では結晶子内部までリチウムが拡散して安
定サイトを占めることができないため、充電容量が小さ
くなり、ひいては放電容量も小さくなると考えられる。
【0045】本発明の結晶子サイズが小さい酸化錫で
は、結晶子の中心部までの拡散距離が短く結晶子内部ま
でリチウムが拡散することが容易であるため、結晶内部
のリチウムイオンの安定サイトの大部分を実際にリチウ
ムが占めることができる。これにより、本発明の酸化錫
では大きい充放電容量が得られるものと推測される。
【0046】本発明の酸化錫の結晶子サイズは1〜30
nmが好ましく、更に好ましくは1〜4nmである。結
晶子サイズが30nmよりも大きい場合には、酸化錫中
へのリチウムの吸蔵量が減少しやすく、これを非水電解
液二次電池の負極活物質として利用したとき充放電容量
が低下する場合がある。また、結晶子サイズが1nmよ
り小さい酸化錫はSn−0−Sn結合が充分に形成され
ていない場合が多く、かえって充放電容量が低下した
り、サイクル特性が悪くなる等の問題が生じる傾向にあ
る。
【0047】上記酸化錫の結晶子サイズは、粉末エック
ス線回折などにより観測される回折ピークの広がりよ
り、シェラーの方法により求めることができる(カリテ
ィ著、松村源太郎訳 ”新版エックス線回折要論第”9
1頁 アグネ刊 1985年)。また、透過電子顕微鏡
などによる直接観察によっても、確認することができ
る。
【0048】また、結晶子サイズが1〜30nmである
酸化錫からなる(A)相と、酸化珪素からなる(B)相
からなり、(A)相または(B)相からなる分散相の平
均領域径が1μm以下である酸化錫からなる非水電解液
二次電池用負極活物質は、充放電容量が高く、サイクル
特性にも優れるため、特に好ましい。
【0049】ここで、酸化錫からなる(A)相は、前述
のエックス線回折などから酸化錫と同定される相であ
る。また、酸化珪素からなる(B)相は、酸化珪素を主
成分とする相であり、通常非晶質であることが多い。よ
ってエックス線回折などによる同定は困難であることが
多いので、透過電子顕微鏡に付属したエネルギー分散型
エックス線分光装置など高い空間分解能を有する元素分
析装置を用いて珪素が主成分であることを直接確認する
ことによって、酸化珪素からなる相であると判断するこ
とができる。(A)及び(B)相中に後述する元素など
を含むこともある。
【0050】上記酸化錫中の分散相とは、(A)及び
(B)相の内、体積分率の小さい方の相のことである。
体積分率の大きい方の相はマトリックス(母相ともい
う)と呼ぶ。本発明の酸化錫においては、(A)または
(B)相の内、どちらが分散相になっていてもよい。ど
ちらかが分散相になるかは、酸化珪素の添加量による。
酸化珪素の添加量が酸化珪素と酸化錫の合計量に対して
およそ22mol%を超えると酸化錫が分散相となり、
逆に22mol%を下回ると酸化珪素が分散相となる。
【0051】上記酸化錫中の分散相の形状は、通常不定
形状をしており、(A)相と(B)相が複雑に絡み合っ
ていることもある。したがって本発明の酸化錫中の分散
相の大きさは、透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡などに
よる直接観察法や、小角エックス線散乱法にて測定され
る平均領域径のことをいうものとする。例えば、小角エ
ックス線散乱法による測定方法は、作花ら、ガラスハン
ドブック、796〜798ページ、(1988)などに
記載されている方法が用いられる。
【0052】結晶子サイズが1〜30nmである酸化錫
からなる(A)相と、酸化珪素からなる(B)相からな
り、(A)相または(B)相からなる分散相の平均領域
径が1μm以下である酸化錫においては、通常上記酸化
錫の粒界や粒内に酸化珪素が分散した構造をとったり、
一部の酸化珪素が酸化錫に固溶したり、一部の酸化錫が
酸化珪素に固溶して存在する。ここで、酸化珪素は、酸
化錫の結晶成長を防ぎ、その結晶子サイズを1〜30n
mに保つ効果を有すると考えられる。これら酸化珪素
は、錫イオンや酸素イオンの拡散を阻害する効果がある
と思われ、負極活物質として用いた場合、金属錫の析出
を抑制するためか、サイクル特性の劣化を防ぐ効果もあ
る。
【0053】酸化珪素の量は特に限定されないが、その
量が多すぎるとリチウムイオン吸蔵能のある酸化錫の割
合が減少してしまうため、非水電解液二次電池用活物質
として用いた場合充放電容量が低下するので好ましくな
い。逆に、酸化珪素の量が少なすぎると結晶成長を抑制
する効果を十分発揮することができないため好ましくな
い。しかしながら、酸化錫が錫成分以外に、第2成分元
素を含んでいる場合は、該元素を含んでいない場合と比
較して、酸化珪素の量を少なくすることができる。従っ
て、酸化錫が錫成分以外に、後述の第2成分元素を含ん
でいる場合の酸化珪素の量は、酸化錫と酸化珪素の合計
量に対して0.01〜40mol%の範囲が好ましく、
更に好ましくは0.1〜30mol%である。第2成分
元素を含まない場合の酸化珪素の量は、酸化錫と酸化珪
素の合計量に対して0.1〜50mol%であり、さら
に好ましくは1〜40mol%の範囲である。
【0054】酸化錫と酸化珪素の量は化学分析や蛍光エ
ックス線分析などにより同定、定量することができる。
また、酸化珪素は通常非晶質で存在することが多い。非
晶質であるかどうかは、粉末エックス線回折などによ
り、石英、クリストバライトあるいはトリジマイトなど
の結晶性酸化珪素に由来する回折ピークが存在しないこ
とを確認することにより知ることができる。
【0055】本発明の酸化錫中の分散相が酸化錫からな
る相である場合、酸化錫の結晶子がいくつも集合した状
態で存在することもあるので、該分散相の大きさ、即ち
平均領域径は、酸化錫の結晶子サイズよりも大きな値と
なることもある。
【0056】本発明で用いる酸化錫粉末の平均均斉度
は、0.66〜1.00であることが好ましい。平均均
斉度が0.66よりも小さい酸化錫粉末は、タップ密度
で表される粉末の充填密度が低くなる傾向がある。その
ため非水電解液二次電池の負極中に酸化錫を高密度で充
填量することが困難である場合があり、電池としての充
放電容量が低下することがあるので好ましくない。これ
に対し、平均均斉度が0.66〜1.00の酸化錫粉末
は個々の粒子が等軸的であるために高い充填密度を得る
ことができる。その結果、このような酸化錫粉末を非水
電解液二次電池の負極活物質に用いると、平均均斉度が
0.66よりも小さい酸化錫粉末に比べ著しく高い充放
電容量を得ることができる。
【0057】平均均斉度が0.66〜1.00の酸化錫
粉末では、その粒径分布が単分散であっても十分高い充
填密度が得られるので充放電容量の向上に効果的であ
る。更に、充填密度を向上させるためには、粒径分布を
二項分布あるいはそれ以上の多項分布に調整することが
有効であり、このような粒径分布を制御する手法を併用
してもかまわない。
【0058】本発明における酸化錫粉末の平均均斉度
(pa)はn(n>30)個の酸化錫粉末について測定
した粉末の最大幅を長径(L)、この長径に直交する方
向での最大幅を短径(B)とする下記式5により求める
ことができる。
【0059】
【数5】
【0060】長径および短径は、例えば酸化錫粉末の電
子顕微鏡写真を撮影し、その写真の単位視野内に観察さ
れる酸化錫粉末について長径および短径を測定すること
により求めることができる。
【0061】本発明の酸化錫粉末の粒子径は特に限定さ
れないが、高い充填密度を得るためにあるいは取り扱い
を容易にする等の観点から0.01μmから100μm
の範囲が好ましく、より好ましくは0.05μmから5
0μmであり、最も好ましくは0.05μmから10μ
mである。
【0062】本発明の酸化錫は、焼成時の緻密化を抑制
して大きな比表面積を保つために、或いは結晶成長を抑
制して結晶子サイズを小さく保つために、アルカリ土類
金属、希土類元素、遷移元素、周期律表13族元素、周
期律表14族元素(錫を除く)、周期律表15族元素お
よびカルコゲン元素からなる群より選ばれる少なくとも
1種の元素(以下、第2成分元素ともいう)を含有する
ことができる。
【0063】本発明における酸化錫は、後に詳述する通
り代表的には有機溶媒可溶性錫化合物及び/又は金属錫
を溶解して前駆体溶液を調製した後、該可溶性化合物を
濃縮して固化し、次いで焼成して製造される。酸化錫の
比表面積および結晶子サイズは、一般に上記製造過程に
おける焼成温度の上昇とともに減少および増大するの
で、本発明の比表面積および結晶子サイズを得るために
は、焼成温度を低くすることが望ましい。しかしなが
ら、一方で、焼成温度が低いと酸化錫のSn−O−Sn
結合等が充分に形成されず、負極活物質として用いると
サイクル特性が悪くなる等の問題を引き起こすことがあ
る。このように、Sn−O−Sn結合を充分に形成させ
ることと、結晶子サイズが小さい酸化錫を得ることと
は、焼成温度の観点からは相反する要請であり、第2成
分元素を含有させることなく焼成温度のみを制御してこ
れらを両立させるのは困難な場合が多い。
【0064】これに対して上述の第2成分元素には酸化
錫の比表面積の減少および結晶子サイズの増大を抑制す
る効果があるため、これを酸化錫に含有させることによ
り、高温で焼成しても本発明の比表面積および結晶子サ
イズを有する酸化錫が得られるので好ましい。例えば、
第2成分元素を含有させることなく1000℃で焼成し
て作製した酸化錫の比表面積と結晶子サイズは各々1
3.1m2/g、40.0nm程度まで増大するのに対
し、第2成分元素としてLaを含有させた場合には10
00℃で焼成しても、比表面積、結晶子サイズは各々2
0.0m2/g、9.5nmに保つことが可能であっ
た。
【0065】これらの元素は酸化錫の比表面積を大きく
し、結晶子サイズを小さくする以外に、負極活物質とし
て用いた場合のサイクル特性などの耐久性を改善する効
果を有する場合もある。酸化錫に添加する元素は、上記
の群に含まれる元素であれば特に制限なく選ぶことがで
きるが、具体例として以下の元素を挙げることができ
る。
【0066】アルカリ土類金属としては、元素記号C
a、Sr、Ba、MgおよびRaの各元素を挙げること
ができる。希土類元素としては、元素記号La、Ce、
Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb、Lu、またはAcなどのアクチ
ノイドの各元素を挙げることができる。遷移元素として
は、元素記号Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、C
o、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、
Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、R
e、Os、Ir、Pt、AuおよびHgの各元素を挙げ
ることができる。周期律表13族元素としては、元素記
号B、Al、Ga、In、Tlの各元素が挙げられ、周
期律表第14族元素としては、C、Si、Geの各元素
が挙げられ、周期律表15族元素としては、元素記号
N、P、As、SbおよびBiの各元素を挙げることが
できる。さらに、カルコゲン元素としては、元素記号
S、SeおよびTeの各元素を挙げることができる。
【0067】酸化錫に含有させる第2成分元素の含有量
は特に限定されないが、その量が多すぎるとリチウムイ
オン吸蔵能のある酸化錫の割合が減少してしまうため、
非水電解液二次電池用負極活物質として用いた場合充放
電容量が低下するので好ましくない。逆に、第2成分元
素の含有量が少なすぎると比表面積の減少と結晶子サイ
ズの増大を抑制する効果を十分発揮することができない
ため好ましくない。従って、第2成分元素の含有量は錫
と第2成分元素の合計量に対して0.01〜70mol
%であり、さらに好ましくは0.1〜30mol%の範
囲である。第2成分元素を含有させた場合、本発明の比
表面積あるいは結晶子サイズを保持できる焼成温度は、
上記元素の種類によって異なる。例えば、P、La、B
aを含有させた場合、900℃で焼成しても比表面積お
よび結晶子サイズは各々20.0m2/g、10nm以
下に保持できる。
【0068】酸化錫中に含まれる元素の種類および含有
量は、化学分析や蛍光エックス線分析などにより同定、
定量することができる。
【0069】本発明の酸化錫には電気伝導性を向上さ
せ、負極活物質として用いた場合の分極を低減させ、更
に充放電容量を高める目的でバナジウム等の周期律表5
族元素、あるいはアンチモン等の周期律表15族元素な
どの公知の元素(導電性付与元素ともいう)を0.1〜
10mol%程度含有させることができる。この場合、
アセチレンブラック等の導電性付与剤の添加量を少なく
でき、電池の充放電容量の低下を防ぐことができる。
【0070】また、酸化錫の初期の充電容量と放電容量
の差(不可逆容量ともいう)を小さくするために、前記
酸化錫中に予めリチウムを吸蔵させておくこともでき
る。この方法として後述する酸化錫を製造する際に、不
可逆容量に相当するだけのリチウム化合物を同時に添加
して酸化錫中に化合物を形成させておく方法、あるいは
リチウム塩を溶解させた有機電解液中でリチウム金属、
あるいはリチウム合金等を対極として電気化学的にリチ
ウムを酸化錫中に吸蔵させる方法等が採用できる。
【0071】また、負可逆容量を低減するために酸化錫
の表面を改質することも可能である。例えば、酸化錫表
面をSnOやSnに変化させたり、炭素被覆を行ったり
することもできる。
【0072】本発明の酸化錫は、代表的には以下のよう
にして作製することができる。
【0073】酸化錫を作製する場合には、先ず有機溶媒
可溶性錫化合物および/または金属錫を有機溶媒に溶解
させた溶液(以下、前駆体溶液ともいう)を調製する。
酸化錫に、第2成分元素を含有させる場合には、有機溶
媒可溶性錫化合物および/または金属錫とともに有機溶
媒可溶性アルカリ土類金属化合物、有機溶媒可溶性希土
類元素化合物、有機溶媒可溶性遷移元素化合物、有機溶
媒可溶性周期律表13族元素化合物、有機溶媒可溶性周
期律表14族元素化合物(有機溶媒可溶性錫化合物を除
く)、並びに有機溶媒可溶性周期律表15族元素化合物
および有機溶媒可溶性カルコゲン元素化合物からなる群
より選ばれた少なくとも一種の可溶性化合物(以下、第
2成分元素の有機溶媒可溶性化合物ともいう)を有機溶
媒に溶解して前駆体溶液とした後、濃縮し、焼成する。
【0074】また、酸化珪素を含む酸化錫を作製する場
合には、有機溶媒可溶性錫化合物および/または金属錫
とともに有機溶媒可溶性珪素化合物を、更に必要に応じ
て第2成分元素の有機溶媒可溶性化合物を有機溶媒に溶
解して前駆体溶液とし、有機溶媒を除去した後、焼成す
る。
【0075】本発明において前駆体溶液の調製に用いる
有機溶媒は、後述の有機溶媒可溶性錫化合物、第2成分
元素の有機溶媒可溶性化合物、有機溶媒可溶性の導電性
付与元素化合物(以下、これらを総称して有機溶媒可溶
性化合物ともいう)を溶解するものであれば何ら制限さ
れない。具体的には、アルコール、アセトン、アセトニ
トリル等、あるいはこれらの混合物が挙げられるが、通
常アルコールを主にすることが多い。
【0076】アルコールの具体例として、メタノール
(メチルアルコールともいう)、エタノール(エチルア
ルコールともいう)、プロパノール(プロピルアルコー
ルともいう)、ブタノール(ブチルアルコールともい
う)、オクタノール(オクチルアルコール)、2−メト
キシエタノール、2−エトキシエタノール、エチレング
リコール、1−メトキシ−2−プロピルアルコール、メ
トキシエトキシエタノール、2−フェニルエチルアルコ
ール、ベンジルアルコール、アリルアルコール、2−メ
チル−2−プロペン−1−オール、3−メチル−3−ブ
テン−1−オールなどを挙げることができる。中でもメ
タノール、エタノールは、有機溶媒可溶性化合物の溶解
度が高いため、好ましく、特にメタノールは安価で手に
入りやすいという理由もあり、より好ましい。上記アル
コールは通常単独で用いられるが、有機溶媒可溶性化合
物との反応性や溶解性などを制御するために2種類以上
のアルコールの混合物を用いることもできる。
【0077】本発明に用いる有機溶媒可溶性錫化合物
(以下錫化合物ともいう)としては、ハロゲン化錫、有
機錫、錫のアルコキシドなどが挙げられる。ハロゲン化
錫のハロゲンは、Cl、Br、I、F原子である。また
水和物でも構わない。ハロゲン化錫のなかでも、塩化
錫、臭化錫が価格、安定性の点から好ましい。
【0078】具体的には、SnCl2、SnCl2・2H
20、SnBr2、SnI2、SnF2などが挙げられ、特
に、SnCl2、SnBr2、SnCl2・2H2Oが好ま
しく用いられる。また該ハロゲン化錫化合物において有
機化合物で修飾したもの、例えばSn(CH3)2Cl2
ども使用できる。有機錫化合物としては、(CH32
n、(C252Sn、(C374Snなどが溶解する
範囲で使用または添加することができる。錫のアルコキ
シドとしては、Sn(OC254、Sn(OC
374、Sn(OC494など挙げることができる。
また上記錫化合物は2種類以上の混合物を用いることも
できる。
【0079】本発明に用いる金属錫の形状は特に限定さ
れず、板状、棒状、シート状、粒状、粉末状、砂状、花
状、塊状のものなどが挙げられ、溶解のしやすさの点か
らは粒状、粉末状、砂状のものが好ましい。純度は高い
方が好ましいが、電池反応、ひいては電池性能に影響し
ない範囲であれば特に制限されない。
【0080】前駆体溶液を調製する際の有機溶媒と錫化
合物及び/または金属錫との割合は、錫化合物及び/ま
たは金属錫が有機溶媒に均一に溶解する範囲であれば、
特に制限されない。但し、あまりに有機溶媒が少ない
と、錫化合物及び/または金属錫が完全に溶解せずに不
溶物が残り均一な前駆体溶液が得られない。またあまり
に有機溶媒が多いと、錫化合物及び/または金属錫の溶
解速度は高まるが、後の濃縮において時間がかかってし
まう。したがって、使用する有機溶媒や錫化合物及び/
または金属錫の種類によっても異なるが、元素換算で錫
に対して有機溶媒の量がモル比で2〜1000倍となる
ような割合が好ましく、さらには5〜500倍となるよ
うな割合が望ましい。また錫源として金属錫のみを用い
るときは、塩化水素などのハロゲン化水素ガスや塩酸な
どを添加すると、有機溶媒への金属錫の溶解速度が高ま
るため、好ましい。
【0081】金属錫の量は各仕込組成において溶解する
範囲であれば特に制限されない。但し、金属錫の量が多
すぎると溶解に時間がかかったり、溶けないで残る場合
があるので、錫化合物にハロゲン化錫化合物を用いた場
合には、溶解する金属錫とハロゲン化錫化合物のハロゲ
ンと錫の原子数比が0.60以上1.80未満となるよ
うに金属錫の溶解量を決めるのが好ましい。
【0082】第2成分元素の有機溶媒可溶性化合物とし
ては、第2成分元素を含有するアルコキシド、ハロゲン
化物、オキシ塩化物、硝酸塩、酢酸塩、硫酸塩、あるい
はアンモニウム塩などの有機溶媒に可溶性の化合物から
特に限定することなく用いることができる。
【0083】第2成分元素がアルカリ土類金属である場
合には、アルカリ土類金属のハロゲン化物およびその水
和物、硝酸塩およびその水和物、アルコキシドなどよ
り、特に制限されることなく用いることができる。
【0084】具体的な化合物として、CaCl2、Ca
Br2、CaI2、CaCl2・6H2O、CaBr2・6H2O、
CaI2・6H2O、Ca(NO32・4H2O、Ca
(NO32・xH2O、Ca(OCH32、Ca(OC2
52、Ca(OC372、Ca(OC492、Sr
Cl2、SrBr2、SrI2、SrCl2・6H2O、S
rBr2・6H2O、SrI2・6H2O、Sr(N
32、Sr(OCH32、Sr(OC252、Sr
(OC372、Sr(OC492、BaCl2、Ba
Br2、BaI2、BaCl2・2H2O、BaBr2・2
2O、BaI2・2H2O、Ba(NO32、Ba(O
CH32、Ba(OC252、Ba(OC372、B
a(OC492、などを例示することができる。
【0085】第2成分元素が希土類元素である場合に
は、希土類元素のハロゲン化物およびその水和物、硝酸
塩およびその水和物、アルコキシドなどより、特に制限
されることなく用いることができる。
【0086】具体的な化合物として、LaCl3、La
Br3、LaI3、LaCl3・7H2O、La(NO33
・6H2O、La(OCH33、La(OC253、L
a(OC373、CeCl3、CeBr3、CeI3、C
eCl3・6H2O、Ce(NO33・6H2O、PrC
3、PrCl3・7H2O、Pr(NO33・6H2O、
Pr(OC373、NdCl3、NdBr3、NdCl3
・6H2O、Nd(NO33・5H2O、SmCl3・x
2O、Sm(NO33・xH2O、Sm(OC
373、EuCl3・6H2O、Eu(NO33・6H2
O、GdCl3、GdCl3・6H2O、Gd(NO33
・5H2O、TbCl3、TbCl3・xH2O、Tb(N
33・xH2O、DyCl3、DyCl3・xH2O、D
y(NO33・5H2O、Dy(OC373、HoCl
3、HoCl3・6H2O、Ho(NO33・5H2O、E
rCl3・6H2O、Er(NO33・5H2O、Er
(OC373、TmCl3・6H2O、Tm(NO33
・5H2O、YbBr3、YbI3、YbCl3・6H
2O、Yb(NO33・xH2O、LuCl3、Lu(N
33・xH2Oなどを例示することができる。
【0087】第2成分元素が遷移元素である場合には、
遷移元素のハロゲン化物およびその水和物、オキシハロ
ゲン化物、酢酸塩、硝酸塩およびその水和物、硫酸塩お
よびその水和物、アンモニウム塩、遷移元素のアルコキ
シドなどより、特に制限されることなく用いることがで
きる。
【0088】具体的な化合物として、ScCl3、Sc
Cl3・xH2O、Sc(NO33・xH2O、TiC
4、TiBr4、Ti(OCH32、Ti(OC25
2、Ti(OC372、Ti(OC492、VOC
3、VO(OCH33、VO(OC253、VO(O
373、VO(OC493、CrCl3、CrB
3、CrCl3・xH2O、CrBr3・6H2O、Cr
3・xH2O、Cr(CH3COO)3・xH2O、Mn
Cl2、MnBr2、MnI2、MnCl2・4H2O、M
nBr2・4H2O、MnI2・4H2O、Mn(NO32
・6H2O、Mn(OC372、Mn(OC252
FeBr2、Fe2Br・6H2O、FeBr3、FeBr
3・6H2O、Fe(OH)(CH3COO)2、FeC
2、FeCl3・6H2O、FeCl3、FeI2、Fe
(NO33・9H2O、(NH42Fe(SO42・x
2O、(NH4)Fe(SO42・xH2O、Fe(O
CH33、Fe(OC253、Fe(OC373、F
e(OC493、CoBr2、CoBr2・6H2O、C
o(C2322・4H2O、CoCl2、CoCl2
6H2O、CoI2、Co(NO32・6H2O、Co
(OC372、NiBr2、NiBr2・xH2O、Ni
(CH3COO)2・xH2O、NiCl2、NiCl2
6H2O、NiI2、NiI2・6H2O、Ni(NO32
・6H2O、CuBr、CuBr2、Cu(CH3CO
O)2、CuCl、CuCl2、CuCl2・2H2O、C
u(NO32・3H2O、ZnBr2、Zn(CH3CO
O)2・2H2O、ZnCl2、ZnI2、Zn(NO32
・6H2O,Zn(OCH32、Zn(OC252、Z
n(OC372、Zn(OC492、YBr3、YC
3・6H2O、YCl3、Y(NO33・6H2O、Y
(OCH33、Y(OC253、Y(OC373、Z
rBr4、ZrCl4、ZrI4、ZrO(CH3COO)
2、ZrOCl2・8H2O、ZrI2・xH2O、ZrO
(NO32・2H2O、Zr(SO42・4H2O、Zr
(OCH34、Zr(OC254、Zr(OC
374、Zr(OC494、NbCl5、NbOC
3、NbBr5、Nb(OCH35、Nb(OC25
5、Nb(OC375、Nb(OC495、MoB
2、MoBr3、MoCl5、(NH46Mo724・4
2O、Mo(OC255、RuCl3・H2O、PdC
2・2H2O、AgNO3、CdBr2・4H2O、Cd
Br2、CdCl2・5/2H2O、CdCl2、Cd
2、CdI2、Cd(NO32・4H2O、HfCl4
HfOCl2・8H2O、Hf(OCH34、Hf(OC
254、Hf(OC374、Hf(OC494、T
aCl5、TaBr5、Ta(OCH35、Ta(OC2
55、Ta(OC375、Ta(OC495、WC
5、WCl6、WBr6、W(OC255、W(OC3
75、ReCl3、ReCl5、OsCl3、IrCl3
・3H2O、IrCl3、IrCl4、PtCl4・5H2
O、H2PtCl6・nH2O、AuBr3・xH2O、A
uCl3・xH2O、AuHCl4・4H2O、Hg2
2、HgCl2、Hg(NO32・2H2O、HgSO4
などを例示することができる。
【0089】第2成分元素が周期律表13族元素である
場合には、周期律表13族元素のハロゲン化物およびそ
の水和物、アンモニウム塩、硫酸塩、有機酸塩、アルコ
キシドなどより、特に制限されることなく用いることが
できる。
【0090】具体的な化合物として、B23、(N
42O・5B23・8H2O、BCl3、BBr3、B
3、H3BO3、B(OCH33、B(OC253、B
(OC373、B(OC493、AlBr3、AlC
3・6H2O、AlCl3、AlI3、Al(NO33
9H2O、Al2(SO43、Al2(SO43・nH
2O、Al(OCH33、Al(OC253、Al(O
373、Al(OC493、GaBr3、GaC
3、GaI3、Ga(NO33・xH2O、Ga2(SO
43、Ga2(SO43・xH2O、Ga(OCH33
Ga(OC253、Ga(OC373、Ga(OC4
93、InBr3、InCl3、InCl3・xH2O、
InI3、In(NO33・xH2O、In2(S
43、In2(SO43・xH2O、In(OC
33、In(OC253、In(OC373、In
(OC493、CH2(COOTl)2、TlOOCH
などを例示することができる。
【0091】第2成分元素が周期律表14族元素である
場合には、周期律表14族元素のハロゲン化物およびそ
の水和物、アンモニウム塩、硫酸塩、有機酸塩、アルコ
キシドなどより、特に制限されることなく用いることが
できる。
【0092】具体的な化合物として、GeBr4、Ge
Cl4、GeI4、Ge(OCH34、Ge(OC25
4、Ge(OC374、Ge(OC494などを例示
することができる。また、第2成分元素として珪素を添
加する場合には、後述する有機溶媒可溶性珪素化合物を
使用することもできる。
【0093】第2成分元素が周期律表15族元素である
場合には、周期律表15族元素のハロゲン化物およびそ
の水和物、アンモニウム塩、硫酸塩、有機酸塩、アルコ
キシドなどより、特に制限されることなく用いることが
できる。
【0094】具体的な化合物として、P25、PB
3、PCl3、POBr3、POCl3、PO(OC
33、PO(OC253、PO(OC373、PO
(OC493、P(OCH33、P(OC253、A
sBr3、AsCl3、AsI3、As(OCH33、A
s(OC253、As(OC3H7)3、SbBr3、S
bCl3、SbCl5、SbOCl,Sb2(SO43
Sb(OCH33、Sb(OC253、Sb(OC3
73、Sb(OC493、BiBr3、BiCl3、B
iI3、Bi(NO33・xH2O、BiOCl、Bi
(OC373などを例示することができる。
【0095】第2成分元素がカルコゲン元素である場合
には、カルコゲン元素のハロゲン化物およびその水和
物、アンモニウム塩、硫酸塩、有機酸塩、アルコキシド
などより、特に制限されることなく用いることができ
る。
【0096】具体的な化合物として、S2Cl2、SCl
2、SeO2、SeO2、SeBr4、SeCl4、Se
4、TeBr4、TeCl4、TeO42・xH2Oなど
を例示することができる。
【0097】周期律表5族元素、あるいは周期律表15
族元素などの導電性付与元素の化合物(導電性付与元素
化合物ともいう)としては、バナジウム化合物、ニオブ
化合物、タンタル化合物、アンチモン化合物、あるいは
ビスマス化合物等が挙げられる。
【0098】具体的には、バナジウム化合物として、V
Br3、VCl2、VCl3、VCl4、VOBr2、VO
Br3、VOCl3、VF3、VF4、VF5、VI36H2
O、バナジウムのアルコキシドが挙げられ、ニオブ化合
物として、NbCl5、NbBr5、NbF5、NbOC
3、ニオブのアルコキシドが挙げられ、タンタル化合
物として、TaBr5、TaCl5、タンタルのアルコキ
シドが、アンチモン化合物として、SbCl3、SbC
5、SbBr3、オキシ塩化アンチモン、あるいはアン
チモンのアルコキシドが、また、ビスマス化合物として
は、BiCl3、BiI3、ビスマスのアルコキシド等が
挙げられる。
【0099】一方、酸化珪素を含む酸化錫を作製する場
合に用いる有機溶媒可溶性珪素化合物としては、珪素ア
ルコキシド、ハロゲン化珪素などが挙げられる。珪素ア
ルコキシドとしては、一般式Si(ORA4、RBSi
(ORA3、RBCSi(ORA2で表される珪素アル
コキシドが用いられる。ここで、RA、RB、RCは、各
々、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペン
チル基などの直鎖状または分岐状アルキル基;エテニル
基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基などの直
鎖状または分岐状アルケニル基、フェニル基などのアリ
ール基を示す。
【0100】珪素アルコキシドを具体的に例示すると、
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ
プロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリ
メトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニル
トリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、n
−ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシ
シラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクタ
デシルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラ
ン、エチルトリエトキシシラン、アミルトリエトキシシ
ラン、フェニルトリエトキシシラン、n−オクチルトリ
エトキシシラン、n−オクタデシルトリエトキシシラ
ン、n−ドデシルトリエトキシシラン、メチルトリブト
キシシラン、エチルトリブトキシシラン、エチルトリプ
ロポキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルト
リエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジメ
チルジエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラ
ン、ジエチルジメトキシシラン、エチルメチルジエトキ
シシランなどが挙げられる。ハロゲン化珪素としては、
SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2などが挙げられ
る。
【0101】有機溶媒中への有機溶媒可溶性化合物の溶
解方法は、特に限定されない。例えば、撹拌下、錫化合
物、金属錫、導電性付与元素化合物、第2成分元素のそ
れぞれの有機溶媒可溶性化合物に有機溶媒を滴下する方
法、あるいは撹拌下、有機溶媒に錫化合物、金属錫、導
電性付与元素化合物、第2成分元素の有機溶媒可溶性化
合物を同時に、または順次溶解させる方法などを用いる
ことができる。また、金属錫の溶解を促進するために、
有機溶媒をリフラックスさせて金属錫を溶解させること
も効果的である。
【0102】さらに、有機溶媒可溶性化合物の加水分解
反応、重合及び縮合反応を促進させるために、若干の水
を添加してもよい。この水の添加は、特にアルコキシド
などの有機溶媒可溶性化合物を用いて前駆体溶液を調製
する際に、加水分解、重合及び縮合反応を十分に進行さ
せるなどの効果がある。但し、添加する水の量があまり
に多いと、沈殿が生じたり、急激にゲル化したりして、
組成等の均質性にばらつきが生じる場合がある。有機溶
媒可溶性化合物の種類などによっても異なるが、添加す
る水の量は有機溶媒可溶性化合物に対してモル換算で
0.01〜10倍が好ましい。
【0103】0.05〜25nmの細孔径を有する細孔
の容積が0.1〜0.5cm3/gであり、かつ全細孔
容積の70%以上を占めるような酸化錫粉末を作製する
場合には焼成条件により制御することも可能であるが、
前駆体溶液に、該有機溶媒に可溶でかつ該有機溶媒より
も高い沸点を有し更に焼成時に酸化などにより酸化錫粉
末より脱離させることが可能な化合物(以下、有機溶媒
可溶性高沸点化合物ともいう)を添加することが好まし
い。有機溶媒可溶性高沸点化合物を添加した前駆体溶液
より濃縮して前駆体を作製すると、有機溶媒可溶性高沸
点化合物が均一に分散した前駆体が得られる。このよう
な前駆体を焼成して酸化錫粉末を作製すると、焼成過程
において有機溶媒可溶性高沸点化合物が脱離し、酸化錫
粉末中に細孔を導入することが可能となる。このように
して形成される細孔の平均細孔半径、細孔容積およびそ
の分布は、添加する有機溶媒可溶性高沸点化合物の性状
およびその添加量により制御することが可能である。
【0104】好ましい有機溶媒可溶性高沸点化合物は使
用する有機溶媒にもより異なるが、例えば有機溶媒がメ
タノールの場合には重量平均分子量100〜10000
0のポリエチレングリコールを前駆体溶液中の有機溶媒
可溶性化合物に対して0.1〜50重量部添加すること
が好ましい。
【0105】上記のように作製した前駆体溶液は、前駆
体溶液中に含まれる有機溶媒などの揮発成分を蒸発させ
て濃縮する。濃縮は前駆体溶液中の余分な有機溶媒を除
去する他に、重合及び縮合反応を促進する効果もある。
最終的には、よりミクロなレベルで均一な組成の酸化錫
を得るためには濃縮後に重合及び縮合反応を充分に起こ
させてゲル化させるのが好ましい。
【0106】上記濃縮方法は具体的には、充分反応させ
た均一な前駆体溶液を入れた容器を直接加熱したり、真
空ポンプなどの減圧装置を付属した濃縮装置(例えばロ
ータリーエバポレーターなど)などを用いたりして行わ
れる。濃縮した前駆体溶液を以下、前駆体と称する。
【0107】平均均斉度が0.66〜1.00(以下、
球状ともいう)の酸化錫を製造する場合には、先ず、前
述の前駆体溶液に、前駆体溶液を作製するのに用いた有
機溶媒と相溶し且つ前駆体溶液中の有機溶媒可溶性化合
物の貧溶媒である有機溶媒(以下、懸濁化溶媒ともい
う)を加える。前駆体溶液に懸濁化溶液を加えることに
より、この混合溶媒中での有機溶媒可溶性化合物の溶解
度が低下し、溶液中に有機溶媒可溶性化合物が球状に析
出し、懸濁液状になる。次いで析出した球状の可溶性化
合物を加水分解によりゲル化して形状を固定化し、次い
でこの球状ゲルを焼成することにより球状酸化錫が得ら
れる。
【0108】このとき用いる有機溶媒および有機溶媒可
溶性化合物は、酸化錫を製造する際に用いる前述の有機
溶媒および有機溶媒可溶性化合物が、特に限定されるこ
となく用いることができる。又、前駆体溶液は前述の方
法と同様にして調整することができる。
【0109】懸濁化溶媒としては、有機溶媒および有機
溶媒可溶性化合物にもよるが、代表的にはポリプロピレ
ンカーボネート、アセトニトリル、プロピオニトリル、
ブチロニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホル
ムアミドなどの溶媒を用いることができる。懸濁溶媒の
好ましい添加量は、有機溶媒および有機溶媒可溶性化合
物にもよるが、前駆体溶液の0.1〜300vol%の
懸濁化溶媒を添加することが好ましい。懸濁化溶媒を添
加して析出する有機溶媒可溶性化合物を安定化させる目
的で、この懸濁液にヒドロキシプロピルセルロース等の
界面活性剤を添加することも好ましい。界面活性剤の添
加量は、例えばヒドロキシプロピルセルロース用いる場
合には、懸濁化溶媒を加えた前駆体溶液に対して0.0
1〜1g/lであることが好ましい。
【0110】懸濁化溶媒の添加により球状に析出した有
機溶媒可溶性化合物を加水分解によりゲル化させて球状
ゲルとするためには、懸濁化溶液を添加した前駆体溶液
に、水(アンモニア水の場合もある)、前駆体溶液の有
機溶媒と水(アンモニア水の場合もある)の混合溶液、
又は懸濁化溶媒と水(アンモニア水の場合もある)の混
合溶液(以下、これらを総称してゲル化水溶液という)
を添加すれば良い。球状に析出した有機溶媒可溶性化合
物をゲル化させるために懸濁化溶媒を添加した前駆体溶
液に加えるゲル化水溶液の量は、有機溶媒可溶性化合物
に対して水がモル換算で0.01〜10倍であることが
好ましい。
【0111】この時の、粒子径や単分散性は、有機溶媒
可溶性化合物の濃度やヒドロキシプロピルセルロースの
量、有機溶媒と懸濁化溶媒の混合比率、ゲル化水溶液の
濃度と添加量、反応温度、及び反応時間等に依存し、こ
れらの要因を制御することにより、得られる球状酸化錫
の粒子系や単分散性を制御することができる。
【0112】前駆体あるいは球状ゲルの焼成温度は、結
晶子サイズ、比表面積、平均細孔半径などに影響を及ぼ
すが、用いる原料の種類、量などによっても異なるので
一概には言えない。本発明の錫化合物及び/または金属
錫を有機溶媒に溶解させて前駆体溶液を調製した後、濃
縮あるいはゲル化し、次いで焼成して得られる酸化錫
は、酸化物原料を用いて固相反応させて得られる酸化錫
と比較して、同一温度で焼成しても結晶子サイズが小さ
く、比表面積が大きく、あるいは平均細孔半径が小さく
なり易い。また、結晶子サイズについていえば、第2成
分元素を含有する場合は、これらの第2成分元素を含ま
ない場合と比較して同一温度で焼成しても結晶子サイズ
は小さくなり易い。
【0113】焼成温度の目安としては、第2成分元素を
含有しない場合は、250〜1100℃の範囲が好まし
く、更に好適には500〜1000℃の温度が好まし
い。第2成分元素を含有する場合の焼成温度の目安とし
ては、250〜1200℃の範囲が好ましく、更に好適
には500〜1100℃の範囲が好ましい。焼成温度が
あまりにも低い場合には、Sn−O−Sn結合が充分に
形成されなかったり、表面水酸基、あるいは有機物等が
残存したりする場合があるので好ましくない。一方、焼
成温度が高すぎると酸化錫の結晶子サイズが増大し、場
合によっては30nmを越えるため好ましくない。
【0114】焼成時間は、焼成温度、雰囲気などによっ
ても異なるが、焼成時間は0.03〜8時間であること
が好ましい。焼成時の昇温速度は特に制限されないが、
0.1〜100℃/分であることが好ましい。
【0115】焼成時の雰囲気は特に限定されない。例え
ば、空気、酸素、水蒸気などの酸化性ガス、またはこれ
らの混合ガスなどで満たされた雰囲気、あるいはヘリウ
ム、ネオン、アルゴンなどの不活性ガス、窒素、あるい
は水素、一酸化炭素などの還元性ガス雰囲気などが挙げ
られる。しかし、不活性ガスあるいは還元性ガス雰囲気
の場合には、酸化錫以外に還元されて多量の金属錫が生
成したり有機物が多く残存してサイクル特性が低下した
りする場合があるので、好ましい焼成雰囲気は酸化性ガ
ス雰囲気であり、その中でも酸素雰囲気が特に好まし
い。また、サイクル特性を改善するなどのために、一度
酸化性ガス雰囲気中で酸化錫を作製した後、還元性雰囲
気中で錫の価数を0〜4の範囲で調整する等酸化性ガス
雰囲気焼成と還元性ガス雰囲気焼成を組み合わせること
もできる。
【0116】本発明に用いる酸化錫は、別法として、酸
化錫と第2成分元素や珪素を(主として単体、あるいは
酸化物の形態で)所定の割合に混合し、メカニカルアロ
イング法により合成することもできる。
【0117】上述した酸化錫は、非水電解液二次電池用
負極活物質に好適に使用できる。該酸化錫からなる負極
活物質を用いた非水電解液二次電池の構成及び製造は、
公知の方法で実施することができる。代表的な作製方法
を以下に示す。
【0118】まず混練機、混合機などを用いて、酸化錫
をN−メチルピロリドンなどの溶媒と混練し、ペースト
を製造する。このとき黒鉛やアセチレンブラックなどの
導電性付与剤、あるいはポリテトラフルオロエチレン、
ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を適宜添加しても構
わない。
【0119】ペースト製造後、集電体にペーストを塗
布、充填あるいは含浸させ、溶媒を乾燥、除去した後、
加圧、切断などを行って所望の形状に加工して負極とす
る。該負極と、同様にして製造した正極をセパレータを
介して帯状に重ね、円筒型非水電解液二次電池であれば
円柱状に巻回し、また角形非水電解液二次電池であれば
折り重ねて、電極部分を製造する。その後、この電極部
分を所望の電池容器に挿入し、非水電解液を注入後、安
全装置などを挿入し、封缶する。
【0120】正極、集電体、非水電解液、セパレータな
どは、従来の非水電解液二次電池に用いられている材料
が何ら問題なく使用される。
【0121】正極活物質としては、TiS2、MoS2
FeS2などの硫化物、NbSe3などのセレン化物など
のカルコゲン化合物、あるいはCr25、Cr38、V
38、V25、V613などの遷移金属の酸化物、Li
Mn24、LiMnO2、LiV35、LiNiO2、L
iCoO2などのリチウムと遷移金属との複合酸化物な
ど、あるいはポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラ
フェニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリピロール、
ポリチオフェンなどの共役系高分子、ジスルフィド結合
を有する架橋高分子などのリチウムを吸蔵、放出するこ
とが可能な材料を使用すればよい。
【0122】集電体としては、銅、アルミニウムなどか
らなる帯形状の薄板あるいはメッシュなどを用いればよ
い。
【0123】非水電解液としては、プロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタ
ン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、
テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチ
ル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホ
ラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニ
トリルなどの単独あるいは2種類以上の混合非水溶媒
に、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiB
4、LiB(C654、LiCl、LiBr、CH3
SO3Li、CF3SO3Liなどのリチウム塩が溶解し
てなる非水電解液がいずれの組合せにおいても使用可能
である。
【0124】セパレータとしては、イオンの移動に対し
て低抵抗であり、かつ溶液保持性に優れたものを用いる
ればよい。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リエステル、ポリフロンなどからなる高分子ポアフィル
ター、ガラス繊維フィルター、不織布、あるいはガラス
繊維とこれらの上記高分子からなる不織布が使用可能で
ある。更に、電池内部が高温になったとき、溶融して細
孔をふさぎ、正極及び負極のショートを防ぐ材料が好ま
しい。
【0125】
【発明の効果】酸化錫の比表面積、細孔構造および結晶
子サイズなどの微構造を最適化することにより、充放電
容量が大きい非水電解液二次電池用負極活物質が得られ
る。この負極活物質を用いることにより非水電解液二次
電池のエネルギ−密度を大きく向上させることが可能と
なる。また、該酸化錫は、均一な組成を有して多孔質、
且つ最適な細孔の量を有するので非水電解液がよく浸透
し、またリチウムイオンが拡散しやすく充放電反応に関
与する負極活物質の割合が高くなることも充放電容量向
上の一因と考えられる。
【0126】
【実施例】本発明を以下、実施例によって具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるも
のではない。
【0127】以下の実施例及び比較例に示す酸化錫の放
電容量の測定は、以下のようにして行った。
【0128】酸化錫、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)
およびアセチレンブラック(導電性付与剤)を80/5
/15(重量比)の割合で混合し、この混合物500m
gに対し、N−メチルピロリドン1mlを添加して混練
し、ペーストを作製した。このペーストを100℃の真
空乾燥器にて24時間乾燥した。乾燥したペースト6m
gをニッケル網に塗布して負極とした。非水電解液に
は、LiCl04(1モル/リットルの濃度)をエチレ
ンカーボネートとジエチルカーボネートの等体積混合溶
媒に溶解したものを使用した。また電池容器にはガラス
製の円筒容器を使用し、負極1個の両側に正極(リチウ
ムを使用)2個、また負極の近傍に参照電極(リチウム
を使用)1個を配置するように、上部蓋からクリップ付
きのニッケル線(ガラス管被覆)で吊り下げて簡易型電
池セルを構成した。
【0129】充放電装置(北斗電工製)を用いて、上記
簡易型電池セルの充放電サイクル試験を行い、負極活物
質の充放電容量を測定した。充放電サイクル試験では、
30mA/gに相当する電流値(一定)で行った。負極
活物質の放電容量は、放電時間t(単位;時間)を測定
することによって、下記式 容量=30×t (単位;mAh/g) から計算した。また充放電は参照電極に対して、0〜
1.99Vの範囲内で行った。なお、実施例及び比較例
に示した放電容量は、初回放電時の放電容量を示す。
【0130】実施例1 メタノール38.5g(1.20モル)に、塩化第一錫
(SnCl2)7.58g(0.04モル)、金属錫
4.75g(0.04モル)を還流しながら順次溶解さ
せ、均一で透明な前駆体溶液を調製した。この前駆体溶
液を濃縮して得られた前駆体を、電気炉を用いて空気中
280℃で1時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0131】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、86.1m2/gであった。
【0132】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫は非晶質であった。
【0133】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は6
95mAh/gであった。
【0134】実施例2 実施例1と同様にして作製した前駆体を、電気炉を用い
て空気中1000℃で2時間焼成して粉末状の酸化錫を
得た。
【0135】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、14.8m2/gであった。
【0136】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは40.3nmであり、透過電
子顕微鏡による観察結果とも一致した。
【0137】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は6
86mAh/gであった。
【0138】実施例3 メタノール40.5g(1.26モル)に、塩化第一錫
(SnCl2)7.58g(0.04モル)、金属錫
4.75g(0.04モル)、三塩化アンチモン(Sb
Cl3)0.96g(0.0042モル)を還流しなが
ら順次溶解させ、均一で透明な前駆体溶液を調製した。
この前駆体溶液を濃縮して得られた前駆体を、電気炉を
用いて空気中1000℃で2時間焼成して粉末状の酸化
錫を得た。
【0139】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、15.1m2/gであった。
【0140】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは35.4nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンに
よる回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化アンチモンは酸化錫中に固溶していることがわ
かった。
【0141】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0142】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は6
90mAh/gであった。
【0143】実施例4 実施例1と同様にして作製した前駆体を、電気炉を用い
て空気中700℃で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得
た。
【0144】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、15.4m2/gであった。水銀圧入法により、
得られた酸化錫の細孔構造を分析したところ、0.05
〜25nmの平均細孔径を有する細孔の容積は0.07
3/gであり、これは全細孔容積の63%であった。
【0145】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは20.1nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。
【0146】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
12mAh/gであった。
【0147】実施例5 実施例3と同様にして作製した前駆体を、電気炉を用い
て空気中700℃で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得
た。
【0148】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、17.8m2/gであった。水銀圧入法により、
得られた酸化錫の細孔構造を分析したところ、0.05
〜25nmの平均細孔径を有する細孔の容積は0.09
3/gであり、これは全細孔容積の65%であった。
【0149】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは17.3nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンに
よる回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化アンチモンは酸化錫中に固溶していることがわ
かった。
【0150】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0151】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
18mAh/gであった。
【0152】実施例6 前駆体溶液に重量平均分子量10000のポリエチレン
グリコール0.1gを添加した以外は、実施例1と同様
にして前駆体を作製した。この前駆体を空気中700℃
で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0153】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、18.4m2/gであった。水銀圧入法により、
得られた酸化錫の細孔構造を分析したところ、0.05
〜25nmの平均細孔径を有する細孔の容積は0.21
3/gであり、これは全細孔容積の88%であった。
【0154】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは19.8nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。
【0155】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
25mAh/gであった。
【0156】実施例7 前駆体溶液に重量平均分子量10000のポリエチレン
グリコール0.1gを添加した以外は、実施例3と同様
にして前駆体を作製した。この前駆体を空気中700℃
で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0157】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、22.7m2/gであった。水銀圧入法により、
得られた酸化錫の細孔構造を分析したところ、0.05
〜25nmの平均細孔径を有する細孔の容積は0.16
3/gであり、これは全細孔容積の85%であった。
【0158】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは17.5nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンに
よる回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化アンチモンは酸化錫中に固溶していることがわ
かった。
【0159】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0160】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
32mAh/gであった。
【0161】実施例8 メタノール38.5g(1.20モル)に、塩化第一錫
(SnCl2)7.58g(0.04モル)、金属錫
4.75g(0.04モル)を還流しながら順次溶解さ
せた後、テトラエトキシシラン(Si(0C254
7.1g(0.034モル)を添加し、均一で透明な前
駆体溶液を調製した。この前駆体溶液を濃縮して得られ
た前駆体を、電気炉を用いて酸素中700℃で2時間焼
成して粉末状の酸化錫を得た。
【0162】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、98.2m2/gであった。
【0163】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは2.5nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致したまた酸化珪素による回折エ
ックス線ピークは特に認められなかった。
【0164】透過電子顕微鏡観察の結果、非晶質の酸化
珪素は酸化錫の粒子間に均一に分布していること、即ち
分散相が酸化錫からなる相であることが確かめられた。
小角エックス線散乱法によってこの分散相の平均領域径
を求めた結果、約10nmであった。
【0165】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫と珪素の比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0166】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
30mAh/gであった。
【0167】実施例9 テトラエトキシシランの添加量を3.3g(0.016
モル)とした以外は実施例8と同様にして前駆体を作製
した。この前駆体を酸素700℃で2時間焼成して粉末
状の酸化錫を得た。
【0168】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、69.7m2/gであった。
【0169】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは3.0nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致したまた酸化珪素による回折エ
ックス線ピークは特に認められなかった。
【0170】透過電子顕微鏡観察の結果、非晶質の酸化
珪素は酸化錫の粒子間に均一に分布していること、即ち
分散相が酸化錫からなる相であることが確かめられた。
小角エックス線散乱法によってこの分散相の平均領域径
を求めた結果、約8nmであった。
【0171】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫と珪素の比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0172】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
40mAh/gであった。
【0173】実施例10 前駆体溶液に三塩化アンチモン(SbCl3)0.96
g(0.0042モル)を加えた以外は実施例9と同様
にして前駆体を作製した。この前駆体を酸素中700℃
で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0174】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、75.3m2/gであった。水銀圧入法により、
得られた酸化錫の細孔構造を分析したところ、0.05
〜25nmの平均細孔径を有する細孔の容積は0.08
3/gであり、これは全細孔容積の68%であった。
【0175】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは2.7nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致した。
【0176】また酸化アンチモンまたは酸化珪素による
回折エックス線ピークは検出されなかった。
【0177】透過電子顕微鏡観察の結果、非晶質の酸化
珪素は酸化錫の粒子間に均一に分布していること、即ち
分散相が酸化錫からなる相であることが確かめられた。
小角エックス線散乱法によってこの分散相の平均領域径
を求めた結果、約9nmであった。
【0178】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫と珪素の比率、および錫とアンチモンの比率は、仕込
み比とほぼ一致していた。
【0179】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
52mAh/gであった。
【0180】実施例11 前駆体溶液に重量平均分子量10000のポリエチレン
グリコール0.1gを添加した以外は、実施例10と同
様にして前駆体を作製した。この前駆体を酸素中700
℃で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0181】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、86.3m2/gであった。水銀圧入法により、
得られた酸化錫の細孔構造を分析したところ、0.05
〜25nmの平均細孔径を有する細孔の容積は0.17
3/gであり、これは全細孔容積の82%であった。
【0182】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは2.6nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致した。
【0183】また酸化アンチモンまたは酸化珪素による
回折エックス線ピークは検出されなかった。
【0184】透過電子顕微鏡観察の結果、非晶質の酸化
珪素は酸化錫の粒子間に均一に分布していること、即ち
分散相が酸化錫からなる相であることが確かめられた。
小角エックス線散乱法によってこの分散相の平均領域径
を求めた結果、約9nmであった。
【0185】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫と珪素の比率、および錫とアンチモンの比率は、仕込
み比とほぼ一致していた。
【0186】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
63mAh/gであった。
【0187】実施例12 溶媒として2−エトキシエタノール108.1g(1.
20モル)を用いた以外は実施例8と同様にして前駆体
を作製した。この前駆体を酸素中700℃で2時間焼成
して粉末状の酸化錫を得た。
【0188】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、70.2m2/gであった。
【0189】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは2.8nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致したまた酸化珪素による回折エ
ックス線ピークは特に認められなかった。
【0190】透過電子顕微鏡観察の結果、非晶質の酸化
珪素は酸化錫の粒子間に均一に分布していること、即ち
分散相が酸化錫からなる相であることが確かめられた。
小角エックス線散乱法によってこの分散相の平均領域径
を求めた結果、約8nmであった。
【0191】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫と珪素の比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0192】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
28mAh/gであった。
【0193】実施例13 エタノール55.3g(1.20モル)に、塩化第一錫
(SnCl2)7.58g(0.04モル)、金属錫
4.75g(0.04モル)、およびSb(OC25
31.08g(0.0042モル)を還流しながら順次
溶解させ、均一で透明な前駆体溶液を調製した。この前
駆体溶液を濃縮して得られた前駆体を、電気炉を用いて
空気中700℃で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得
た。
【0194】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、18.2m2/gであった。
【0195】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは16.9nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンに
よる回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化アンチモンは酸化錫中に固溶していることがわ
かった。
【0196】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0197】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
17mAh/gであった。
【0198】実施例14 実施例8と同様にして作製した前駆体を、電気炉を用い
て空気中280℃で1時間焼成して粉末状の酸化錫を得
た。
【0199】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、55.2m2/gであった。
【0200】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫は非晶質であった。
【0201】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫と珪素の比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0202】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
16mAh/gであった。
【0203】実施例15 メタノール40.5g(1.26モル)に、塩化第一錫
(SnCl2)7.58g(0.04モル)、金属錫
4.75g(0.04モル)、トリメトキシボロン(B
(OCH33)1.76g(0.017モル)、および
トリエトキシホスホリル(PO(OEt)3)3.1g
(0.017モル)を還流しながら順次溶解させ、均一
で透明な前駆体溶液を調製した。この前駆体溶液を濃縮
して得られた前駆体を、電気炉を用いて空気中280℃
で1時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0204】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、58.6m2/gであった。
【0205】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫は非晶質であった。
【0206】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とほう素の比率、および錫と燐の比率は、仕込み比と
ほぼ一致していた。
【0207】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
10mAh/gであった。
【0208】実施例16 メタノール40.5g(1.26モル)に、塩化第一錫
(SnCl2)7.58g(0.04モル)、金属錫
4.75g(0.04モル)、三塩化アンチモン(Sb
Cl3)0.96g(0.0042モル)、およびLa
(NO33・6H2O1.73g(0.004モル)を
還流しながら順次溶解させ、均一で透明な前駆体溶液を
調製した。この前駆体溶液を濃縮して得られた前駆体
を、電気炉を用いて空気中700℃で2時間焼成して粉
末状の酸化錫を得た。
【0209】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、34.9m2/gであった。
【0210】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは8.1nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンまた
は酸化ランタンによる回折エックス線ピークが検出され
なかったことから、酸化アンチモンおよび酸化ランタン
は酸化錫中に固溶していることがわかった。
【0211】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率、および錫とランタンの比率は、
仕込み比とほぼ一致していた。
【0212】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
16mAh/gであった。
【0213】実施例17 実施例16と同様にして調整された前駆体溶液を濃縮
し、得られた前駆体を電気炉を用いて空気中1000℃
で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0214】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、20.1m2/gであった。
【0215】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは9.5nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンまた
は酸化ランタンによる回折エックス線ピークが検出され
なかったことから、酸化アンチモンおよび酸化ランタン
は酸化錫中に固溶していることがわかった。
【0216】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率、および錫とランタンの比率は、
仕込み比とほぼ一致していた。
【0217】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
15mAh/gであった。
【0218】実施例18 La(NO33・6H2O1.73g(0.004モ
ル)の代わりにトリエトキシホスホリル(PO(OE
t)3)0.73g(0.004モル)を用いること以
外は実施例16と同様にして前駆体溶液を調製した。こ
の前駆体溶液を濃縮して得られた前駆体を、電気炉を用
いて空気中700℃で2時間焼成して粉末状の酸化錫を
得た。
【0219】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、50.6m2/gであった。
【0220】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは3.8nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンまた
は酸化ランタンによる回折エックス線ピークが検出され
なかったことから、酸化アンチモンおよび酸化燐は酸化
錫中に固溶していることがわかった。
【0221】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率、および錫と燐の比率は、仕込み
比とほぼ一致していた。
【0222】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
19mAh/gであった。
【0223】実施例19 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、同モルの五塩化タンタル(Ta
Cl5)を用いること以外は実施例3と同様にして前駆
体溶液を調製した。この前駆体溶液を濃縮して得られた
前駆体を、電気炉を用いて空気中700℃で2時間焼成
して粉末状の酸化錫を得た。
【0224】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、15.7m2/gであった。
【0225】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは17.5nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。また酸化タンタルによ
る回折エックス線ピークが検出されなかったことから、
酸化タンタルは酸化錫中に固溶していることがわかっ
た。
【0226】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とタンタルの比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0227】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
09mAh/gであった。
【0228】実施例20 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、同モルの五塩化ニオブ(NbC
5)を用いること以外は実施例3と同様にして前駆体
溶液を調製した。この前駆体溶液を濃縮して得られた前
駆体を、電気炉を用いて空気中700℃で2時間焼成し
て粉末状の酸化錫を得た。
【0229】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、15.4m2/gであった。
【0230】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは18.2nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。また酸化タンタルによ
る回折エックス線ピークが検出されなかったことから、
酸化ニオブは酸化錫中に固溶していることがわかった。
【0231】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とニオブの比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0232】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
10mAh/gであった。
【0233】実施例21 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、塩化マグネシウム(MgC
2)0.76g(0.008モル)を用いること以外
は実施例3と同様にして前駆体溶液を調製した。この前
駆体溶液を濃縮して得られた前駆体を、電気炉を用いて
空気中700℃で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得
た。
【0234】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、45.4m2/gであった。
【0235】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは5.0nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致した。また酸化マグネシウムに
よる回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化マグネシウムは酸化錫中に固溶していることが
わかった。
【0236】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とマグネシウムの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0237】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
04mAh/gであった。
【0238】実施例22 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、トリメトキシボロン(B(0C
33)0.83g(0.008モル)を用いること以
外は実施例3と同様にして前駆体溶液を調製した。この
前駆体溶液を濃縮して得られた前駆体を、電気炉を用い
て空気中700℃で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得
た。
【0239】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、29.2m2/gであった。
【0240】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは9.8nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致した。また酸化ほう素による回
折エックス線ピークが検出されなかったことから、酸化
ほう素は酸化錫中に固溶していることがわかった。
【0241】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とほう素の比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0242】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
11mAh/gであった。
【0243】実施例23 三塩化アンチモン(SbCl3)0.96g(0.00
42モル)の代わりに、四塩化セレン(SeCl4
1.62g(0.008モル)を用いること以外は実施
例3と同様にして前駆体溶液を調製した。この前駆体溶
液を濃縮して得られた前駆体を、電気炉を用いて空気中
700℃で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0244】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、32.7m2/gであった。
【0245】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは6.9nmであり、透過電子顕微鏡
による観察結果とも一致した。またセレンによる回折エ
ックス線ピークが検出されなかったことから、セレンは
酸化錫中に固溶していることがわかった。
【0246】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とセレンの比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0247】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
07mAh/gであった。
【0248】実施例24 n−オクタノール153.6g(1.2モル)に錫テト
ラブトキシド(Sn(O−n−C494)4.1g
(0.01モル)を溶解した後、ヒドロキシプロピルセ
ルロース0.1g、アセトニトリル40mlを添加して
錫テトラブトキシドが分散した懸濁液を得た。これに、
5mol/lの水を含有するオクタノール/ブタノール
混合溶液(体積比;1:1)100mlを加えて錫テト
ラブトキシドを加水分解、ゲル化した。このゲルを乾燥
させて得られた粉末を、空気中1000℃の温度で2時
間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0249】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、12.3m2/gであった。
【0250】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは43.0nmであり、透過電
子顕微鏡による観察結果とも一致した。
【0251】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.95であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0252】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は6
80mAh/gであった。
【0253】実施例25 n−オクタノール161.3g(1.26モル)に錫テ
トラブトキシド(Sn(O−n−C494)4.1g
(0.01モル)、Sb(OC2530.14g
(0.00053モル)をリフラックスさせながら順次
溶を溶解した後、ヒドロキシプロピルセルロース0.1
g、アセトニトリル40mlを添加して懸濁液を得た。
これに、5mol/lの水を含有するオクタノール/ブ
タノール混合溶液(体積比;1:1)100mlを加え
てアルコキシドを加水分解、ゲル化した。このゲルを乾
燥させて得られた粉末を、空気中1000℃の温度で2
時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0254】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、11.5m2/gであった。
【0255】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは37.7nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンに
よる回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化アンチモンは酸化錫中に固溶していることがわ
かった。
【0256】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0257】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.93であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0258】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は6
95mAh/gであった。
【0259】実施例26 実施例24と同様にして得られたゲルを空気中700℃
の温度で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0260】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、13.6m2/gであった。
【0261】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは19.5nmであり、透過電
子顕微鏡による観察結果とも一致した。
【0262】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.97であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0263】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
10mAh/gであった。
【0264】実施例27 実施例25と同様にして得られたゲルを空気中700℃
の温度で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0265】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、16.7m2/gであった。
【0266】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは12.8nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンに
よる回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化アンチモンは酸化錫中に固溶していることがわ
かった。
【0267】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0268】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.90であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0269】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
18mAh/gであった。
【0270】実施例28 n−オクタノール153.6g(1.2ル)に錫テトラ
ブトキシド(Sn(O−n−C494)4.1g
(0.01モル)の他に、重量平均分子量10000の
ポリエチレングリコール0.1gを溶解させること以外
は実施例24と同様にして得られたゲルを空気中700
℃の温度で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0271】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、14.4m2/gであった。水銀圧入法により、
得られた酸化錫の細孔構造を分析したところ、0.05
〜25nmの平均細孔径を有する細孔の容積は0.18
3/gであり、これは全細孔容積の85%であった。
【0272】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは20.3nmであり、透過電
子顕微鏡による観察結果とも一致した。
【0273】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.89であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0274】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
30mAh/gであった。
【0275】実施例29 n−オクタノール161.3g(12.6モル)に錫テ
トラブトキシド(Sn(O−n−C494)4.1g
(0.01モル)およびSb(OC2530.14g
(0.00053モル)の他に、重量平均分子量100
00のポリエチレングリコール0.1gを溶解させるこ
と以外は実施例25と同様にして得られたゲルを空気中
700℃の温度で2時間焼成して粉末状の酸化錫を得
た。
【0276】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、16.1m2/gであった。水銀圧入法により、
得られた酸化錫の細孔構造を分析したところ、0.05
〜25nmの平均細孔径を有する細孔の容積は0.15
3/gであり、これは全細孔容積の83%であった。
【0277】粉末エックス線回折の結果、得られた酸化
錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。この酸
化錫の(211)面からの回折エックス線ピークより求
めた結晶子サイズは17.9nmであり、透過電子顕微
鏡による観察結果とも一致した。また酸化アンチモンに
よる回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化アンチモンは酸化錫中に固溶していることがわ
かった。
【0278】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0279】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.95であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0280】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
27mAh/gであった。
【0281】実施例30 n−オクタノール153.6g(1.2モル)に錫テト
ラブトキシド(Sn(O−n−C474)4.1g
(0.01モル)およびテトラエトキシシラン(Si
(OC25)4)0.89g(0.0042モル)を溶
解した後、ヒドロキシプロピルセルロース0.1g、ア
セトニトリル40mlを添加して錫テトラブトキシドが
分散した懸濁液を得た。これに、5mol/lの水を含
有するオクタノール/ブタノール混合溶液(体積比;
1:1)100mlを加えて錫テトラブトキシドを加水
分解、ゲル化した。このゲルを乾燥させて得られた粉末
を、空気中280℃の温度で1時間焼成して粉末状の酸
化錫を得た。
【0282】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、60.2m2/gであった。
【0283】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫は非晶質であった。
【0284】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫と珪素の比率は、仕込み比とにぼ一致していた。
【0285】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.92であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0286】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
05mAh/gであった。
【0287】実施例31 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、B(OC2530.31g(0.0021
モル)およびPO(OC2530.38g(0.00
21モル)を用いること以外は実施例30と同様にして
得られたゲルを、空気中280℃の温度で1時間焼成し
て粉末状の酸化錫を得た。
【0288】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、58.9m2/gであった。
【0289】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫は非晶質であった。
【0290】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫と珪素の比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0291】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.90であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0292】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
07mAh/gであった。
【0293】実施例32 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、Sb(OC2530.14g(0.000
53モル)およびLa(O−i−C3730.16g
(0.0005モル)を用いること以外は実施例30と
同様にして得られたゲルを、空気中700℃の温度で2
時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0294】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、38.2m2/gであった。
【0295】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは7.8nmであり、透過電子
顕微鏡による観察結果とも一致した。また酸化アンチモ
ンあるいは酸化ランタンによる回折エックス線ピークが
検出されなかったことから、酸化アンチモンおよび酸化
ランタンは酸化錫中に固溶していることがわかった。
【0296】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率および錫とランタンの比率は、仕
込み比とほぼ一致していた。
【0297】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.89であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0298】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
18mAh/gであった。
【0299】実施例33 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、Sb(OC2530.14g(0.000
53モル)およびPO(OC2530.091g
(0.0005モル)を用いること以外は実施例30と
同様にして得られたゲルを、空気中700℃の温度で2
時間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0300】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、45.8m2/gであった。
【0301】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは5.3nmであり、透過電子
顕微鏡による観察結果とも一致した。また酸化アンチモ
ンあるいは酸化燐による回折エックス線ピークが検出さ
れなかったことから、酸化アンチモンおよび酸化燐は酸
化錫中に固溶していることがわかった。
【0302】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアンチモンの比率および錫と燐の比率は、仕込み比
とほぼ一致していた。
【0303】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.95であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0304】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
20mAh/gであった。
【0305】実施例34 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、Ti(OC2540.12g(0.000
53モル)を用いること以外は実施例30と同様にして
得られたゲルを、空気中700℃の温度で2時間焼成し
て粉末状の酸化錫を得た。
【0306】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、16.2m2/gであった。
【0307】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは15.4nmであり、透過電
子顕微鏡による観察結果とも一致した。また酸化チタン
による回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化チタンは酸化錫中に固溶していることがわかっ
た。
【0308】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とチタンの比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0309】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.92であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0310】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
10mAh/gであった。
【0311】実施例35 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、VO(OC2530.11g(0.000
53モル)を用いること以外は実施例30と同様にして
得られたゲルを、空気中700℃の温度で2時間焼成し
て粉末状の酸化錫を得た。
【0312】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、15.7m2/gであった。
【0313】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは14.9nmであり、透過電
子顕微鏡による観察結果とも一致した。また酸化バナジ
ウムによる回折エックス線ピークが検出されなかったこ
とから、酸化バナジウムは酸化錫中に固溶していること
がわかった。
【0314】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とバナジウムの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0315】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.93であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0316】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
05mAh/gであった。
【0317】実施例36 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、Ta(OC2550.22g(0.000
53モル)を用いること以外は実施例30と同様にして
得られたゲルを、空気中700℃の温度で2時間焼成し
て粉末状の酸化錫を得た。
【0318】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、14.2m2/gであった。
【0319】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは18.3nmであり、透過電
子顕微鏡による観察結果とも一致した。また酸化タリウ
ムによる回折エックス線ピークが検出されなかったこと
から、酸化タリウムは酸化錫中に固溶していることがわ
かった。
【0320】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とタリウムの比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0321】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.97であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0322】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充母電サイクル試験を行っところ放電容量は7
03mAh/gであった。
【0323】実施例37 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、Nb(OC2550.17g(0.000
53モル)を用いること以外は実施例30と同様にして
得られたゲルを、空気中700℃の温度で2時間焼成し
て粉末状の酸化錫を得た。
【0324】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、14.8m2/gであった。
【0325】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは17.8nmであり、透過電
子顕微鏡による観察結果とも一致した。また酸化ニオブ
による回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化ニオブは酸化錫中に固溶していることがわかっ
た。
【0326】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とニオブの比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0327】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.90であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0328】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
06mAh/gであった。
【0329】実施例38 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、Mg(OC2520.11g(0.001
モル)を用いること以外は実施例30と同様にして得ら
れたゲルを、空気中700℃の温度で2時間焼成して粉
末状の酸化錫を得た。
【0330】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、48.2m2/gであった。
【0331】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは4.6nmであり、透過電子
顕微鏡による観察結果とも一致した。また酸化マグネシ
ウムによる回折エックス線ピークが検出されなかったこ
とから、酸化マグネシウムは酸化錫中に固溶しているこ
とがわかった。
【0332】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とマグネシウムの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0333】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.90であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0334】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製ぇ、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
00mAh/gであった。
【0335】実施例39 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、B(OC2530.15g(0.001モ
ル)を用いること以外は実施例30と同様にして得られ
たゲルを、空気中700℃の温度で2時間焼成して粉末
状の酸化錫を得た。
【0336】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、31.6m2/gであった。
【0337】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは6.1nmであり、透過電子
顕微鏡による観察結果とも一致した。また酸化ほう素に
よる回折エックス線ピークが検出されなかったことか
ら、酸化ほう素は酸化錫中に固溶していることがわかっ
た。
【0338】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とほう素の比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0339】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.87であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0340】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
12mAh/gであった。
【0341】実施例40 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、Al(O−sec−C4930.25g
(0.001モル)を用いること以外は実施例30と同
様にして得られたゲルを、空気中700℃の温度で2時
間焼成して粉末状の酸化錫を得た。
【0342】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、30.8m2/gであった。
【0343】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは6.2nmであり、透過電子
顕微鏡による観察結果とも一致した。また酸化アルミニ
ウムによる回折エックス線ピークが検出されなかったこ
とから、酸化アルミニウムは酸化錫中に固溶しているこ
とがわかった。
【0344】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とアルミニウムの比率は、仕込み比とほぼ一致してい
た。
【0345】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.88であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0346】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
10mAh/gであった。
【0347】実施例41 Si(OC2540.89g(0.0042モル)の
代わりに、SeCl40.22g(0.001モル)を
用いること以外は実施例30と同様にして得られたゲル
を、空気中700℃の温度で2時間焼成して粉末状の酸
化錫を得た。
【0348】BET法により求めたこの酸化錫の比表面
積は、29.6m2/gであった。
【0349】また、粉末エックス線回折の結果、得られ
た酸化錫はルチル構造を有する結晶質酸化錫であった。
この酸化錫の(211)面からの回折エックス線ピーク
より求めた結晶子サイズは7.2nmであり、透過電子
顕微鏡による観察結果とも一致した。またセレンによる
回折エックス線ピークが検出されなかったことから、セ
レンは酸化錫中に固溶していることがわかった。
【0350】蛍光エックス線分析によると、酸化錫中の
錫とセレンの比率は、仕込み比とほぼ一致していた。
【0351】この酸化錫粉末をSEMにより観察したと
ころ、この酸化錫粉末は、粒子径約0.2μmのほぼ均
一な粒径を有する球状粒子であった。この酸化錫粉末の
平均均斉度は0.91であり、タップ密度が高く、電極
へ高い充填密度で充填することが可能であった。
【0352】この酸化錫を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は7
05mAh/gであった。
【0353】比較例1 市販のSnO粉末〔関東化学(株)試薬一級〕を負極活
物質として前記簡易型電池セルを作製し、充放電サイク
ル試験を行ったところ、放電容量は525mAh/gで
あり、本発明の酸化錫系負極活物質と比較して低かっ
た。
【0354】BET法により求めたこのSnO粉末の比
表面積は、9.6m2/gであった。またその結晶子サ
イズは43nmであった。
【0355】比較例2 市販のSnO2粉末〔関東化学(株)試薬特級〕を空気
中で700℃、2時間焼成した後、負極活物質として前
記簡易型電池セルを作製し充放電サイクル試験を行った
ところ、放電容量は350mAh/gであり、本発明の
酸化錫系負極活物質と比較して低かった。
【0356】BET法により求めたこのSnO2粉末の
比表面積は、9.5m2/gであった。またその結晶子
サイズは45nmであった。
【0357】比較例3 市販のSnO2粉末〔関東化学(株)試薬特級〕を空気
中で1400℃、24時間焼成した後、負極活物質とし
て前記簡易型電池セルを作製し充放電サイクル試験を行
ったところ、放電容量は300mAh/gであり、本発
明の酸化錫系負極活物質と比較して低かった。
【0358】BET法により求めたこのSnO2粉末の
比表面積は、4.1m2/gであった。またその結晶子
サイズは52nmであった。また、 比較例4 市販の二酸化錫(SnO2)粉末〔関東化学(株)試薬
特級〕12.1g(0.08モル)と、二酸化珪素粉末
(SiO2)2.04g(0.034モル)を回転ボー
ルミルにて8時間混合した。この混合粉末をアルミナ製
坩堝に入れて空気中、700℃で2時間焼成した。得ら
れた焼成物の粉末エックス線回折を行った結果、SnO
2の回折ピークが現れ、その結晶子サイズは43.9n
mであった。走査電子顕微鏡により組織観察したとこ
ろ、焼成物中の酸化珪素と酸化錫はそれぞれ大きな粒子
として存在することがコントラスト差によってわかっ
た。また分散相は酸化錫からなる相であり、得られた組
織写真から分散相の平均領域径を求めた結果、約10μ
mであることがわかった。
【0359】BET法により求めたこの焼成物の比表面
積は、9.8m2/gであった。
【0360】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は3
69mAh/gであり、本発明の酸化錫系負極活物質と
比較して、低かった。
【0361】比較例5 水1リットルに塩化第一錫(SnCl2)75.8g
(0.4モル)を加え、撹拌した。このとき溶液は白濁
していた。その後、テトラエトキシシラン(Si(0C
254)35.6g(0.17モル)を添加し、撹拌
した。テトラエトキシシランを添加した直後、溶液は2
相に分離しており、その後撹拌するにしたがって沈殿物
が生成し、その量が増加した。24時間撹拌した後、水
酸化ナトリウムを徐々に加え、さらに沈殿物を生成させ
た。濾過して得られた沈殿物を乾燥後、空気中、700
℃で2時間焼成した。
【0362】BET法により求めた比表面積は、9.8
2/gであった。
【0363】得られた焼成物の粉末エックス線回折を行
った結果、酸化錫が生成していることがわかり、その結
晶子サイズは40nmであった。またシリカに関係する
回折ピークは特に認められず、蛍光エックス線分析か
ら、錫と珪素の比率は、仕込み比とほぼ同一であること
がわかった。
【0364】走査電子顕微鏡により組織観察したとこ
ろ、焼成物中の酸化珪素と酸化錫はそれぞれ大きな粒子
として存在することがコントラスト差によってわかっ
た。また分散相は酸化錫からなる相であり、得られた組
織写真から分散相の平均領域径を求めた結果、約5μm
であることがわかった。
【0365】上記焼成物を用いて前記簡易型電池セルを
作製し、充放電サイクル試験を行っところ放電容量は3
80mAh/gであり、本発明の酸化錫系負極活物質と
比較して、低かった。
【0366】比較例6 市販の二酸化錫(SnO2)〔関東化学(株)試薬特
級〕12.10g(0.08モル)と二酸化珪素(Si
2)2.04g(0.034モル)を乳鉢で混合した
後、電気炉を用いてアルゴン中1000℃で12時間加
熱して、反応および溶融を行った。溶融物を冷却するこ
とにより、ガラス状の凝固物が得られた。
【0367】粉末エックス線回折によると得られた凝固
物は非晶質であった。また、蛍光エックス線分析によ
り、凝固物中の錫と珪素の比率は、仕込み比とほぼ同一
であることがわかった。
【0368】この凝固物を粉砕した後、負極活物質とし
て前期簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験を
行っところ、放電容量は592mAh/gであり、本発
明の酸化錫系負極活物質と比較して、低かった。
【0369】粉砕後の凝固物について、BET法により
求めた比表面積は、5.3m2/gであった。
【0370】比較例7 市販の二酸化錫(SnO2)〔関東化学(株)試薬特
級〕12.10g(0.08モル)、ほう酸(H3
3)2.47g(0.04モル)および五酸化二燐
(P25)2.83g(0.02モル)を乳鉢で混合し
た後、電気炉を用いてアルゴン中1000℃で12時間
加熱して、反応および溶融を行った。溶融物を冷却する
ことにより、ガラス状の凝固物が得られた。
【0371】粉末エックス線回折によると得られた凝固
物は非晶質であった。また、蛍光エックス線分析によ
り、凝固物中の錫とほう素の比率、および錫と燐の比率
は、仕込み比とほぼ同一であることがわかった。
【0372】この凝固物を粉砕した後、負極活物質とし
て前期簡易型電池セルを作製し、充放電サイクル試験を
行っところ、放電容量は601mAh/gであり、本発
明の酸化錫系負極活物質と比較して、低かった。
【0373】粉砕後の凝固物について、BET法により
求めた比表面積は、6.7m2/gであった。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 比表面積が10〜150m2/gである
    酸化錫からなる非水電解液二次電池用負極活物質。
  2. 【請求項2】 酸化錫が、0.05〜25nmの平均細
    孔半径を有する細孔の容積が0.1〜0.5cm3/g
    であり、かつ全細孔容積の70%以上である酸化錫であ
    る請求項1記載の非水電解液二次電池用負極活物質。
  3. 【請求項3】 酸化錫が1〜30nmの結晶子サイズを
    有する酸化錫である請求項1又は2記載の非水電解液二
    次電池用負極活物質。
  4. 【請求項4】 酸化錫が、平均均斉度が0.66〜1.
    00の酸化錫粉末である請求項1、2、又は3記載の非
    水電解液二次電池用負極活物質。
  5. 【請求項5】 酸化錫が、アルカリ土類金属、希土類元
    素、遷移元素、周期律表13族元素、周期律表14族元
    素(錫を除く)、周期律表15族元素およびカルコゲン
    元素よりなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含
    有する酸化錫である請求項1、2、3又は4記載の非水
    電解液二次電池用負極活物質。
  6. 【請求項6】 酸化錫が、1〜30nmの結晶子サイズ
    を有する酸化錫からなる(A)相と、酸化珪素からなる
    (B)相からなり、(A)相または(B)相からなる分
    散相の平均領域径が1μm以下であることを特徴とする
    酸化錫である請求項5記載の非水電解液二次電池用負極
    活物質。
  7. 【請求項7】 酸化錫が、有機溶媒可溶性錫化合物及び
    /または金属錫、並びに必要に応じて有機溶媒可溶性ア
    ルカリ土類金属化合物、有機溶媒可溶性希土類元素化合
    物、有機溶媒可溶性遷移元素化合物、有機溶媒可溶性周
    期律表13族元素化合物、有機溶媒可溶性周期律表14
    族元素化合物(有機溶媒可溶性錫化合物を除く)、有機
    溶媒可溶性周期律表15族元素化合物および有機溶媒可
    溶性カルコゲン元素化合物からなる群より選ばれる少な
    くとも一種の可溶性化合物を有機溶媒に溶解して前駆体
    溶液を調製した後、濃縮し、次いで焼成して得られる酸
    化錫である請求項1、2、3、又は5記載の非水電解液
    二次電池用負極活物質。
  8. 【請求項8】 酸化錫が、有機溶媒可溶性錫化合物及び
    /または金属錫、並びに必要に応じて有機溶媒可溶性ア
    ルカリ土類金属化合物、有機溶媒可溶性希土類元素化合
    物、有機溶媒可溶性遷移元素化合物、有機溶媒可溶性周
    期律表13族元素化合物、有機溶媒可溶性周期律表14
    族元素化合物(有機溶媒可溶性錫化合物を除く)、有機
    溶媒可溶性周期律表15族元素化合物および有機溶媒可
    溶性カルコゲン元素化合物からなる群より選ばれた少な
    くとも一種の可溶性化合物を有機溶媒に溶解した溶液
    に、該有機溶媒と相溶し且つ該可溶性化合物の貧溶媒で
    ある有機溶媒を加えて該可溶性化合物を析出させ、次い
    で球状ゲルとした後、該球状ゲルを焼成して得られる酸
    化錫粉末である請求項4記載の非水電解液二次電池用負
    極活物質。
  9. 【請求項9】 請求項1、2、3、4、5、6、7、又
    は8記載の非水電解液二次電池用負極活物質を集電体に
    接合してなる負極と、リチウムイオンを吸蔵、放出する
    ことが可能な材料からなる正極活物質を集電体に接合し
    てなる正極とが、セパレータを介して非水電解液と共に
    電池容器内に収納されていることを特徴とする非水電解
    液二次電池。
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