JPH11339799A - 非水電解質二次電池用負極材料およびその負極材料の製造方法ならびにその負極材料を用いた非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池用負極材料およびその負極材料の製造方法ならびにその負極材料を用いた非水電解質二次電池Info
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- JPH11339799A JPH11339799A JP10147119A JP14711998A JPH11339799A JP H11339799 A JPH11339799 A JP H11339799A JP 10147119 A JP10147119 A JP 10147119A JP 14711998 A JP14711998 A JP 14711998A JP H11339799 A JPH11339799 A JP H11339799A
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負極の表面に金属リチウムが針状に析出する
のを防止し、電気化学的な活性度を高くして高容量化す
る。 【解決手段】 電気化学的にリチウムの脱挿入が可能な
シリコンと窒素の結合を持ち、無機高分子に属するシラ
ザン類の化合物を５００〜７００℃で加熱処理して熱分
解した炭素を含む窒化珪素化合物を活性質とする負極９
と、リチウム化合物を活物質とする正極８と、非水電解
質とで非水電解質二次電池を構成すると、負極９での電
気化学的な活性度が高くなって高容量化することがで
き、負極９の表面に針状の金属リチウムが析出すること
もなくなる。
のを防止し、電気化学的な活性度を高くして高容量化す
る。 【解決手段】 電気化学的にリチウムの脱挿入が可能な
シリコンと窒素の結合を持ち、無機高分子に属するシラ
ザン類の化合物を５００〜７００℃で加熱処理して熱分
解した炭素を含む窒化珪素化合物を活性質とする負極９
と、リチウム化合物を活物質とする正極８と、非水電解
質とで非水電解質二次電池を構成すると、負極９での電
気化学的な活性度が高くなって高容量化することがで
き、負極９の表面に針状の金属リチウムが析出すること
もなくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に用いる負極材料、およびその負極材料の製造方法な
らびにその負極材料を用いた非水電解質二次電池に関す
るものである。
池に用いる負極材料、およびその負極材料の製造方法な
らびにその負極材料を用いた非水電解質二次電池に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】非水電解質二次電池、特にリチウム二次
電池は、小型，軽量で、かつ高エネルギー密度を有する
ため、情報関連機器あるいは電子機器のポータブル化，
コードレス化が急速に進んでいる近年では、その期待が
高まっている。
電池は、小型，軽量で、かつ高エネルギー密度を有する
ため、情報関連機器あるいは電子機器のポータブル化，
コードレス化が急速に進んでいる近年では、その期待が
高まっている。
【０００３】従来における非水電解質二次電池にあって
は、正極活物質としてはＬｉＣｏＯ 2 ，ＬｉＮｉＯ2 な
どのリチウム含有金属酸化物が提案され（例えば、特開
昭６３−５９５０７号公報，米国特許第４３０２５１８
号明細書参照）、一方、負極活物質としては金属リチウ
ム，リチウム合金あるいはリチウムイオンを吸蔵，放出
することのできる黒鉛のような炭素材料などが提案さ
れ、それぞれ実用化されている。
は、正極活物質としてはＬｉＣｏＯ 2 ，ＬｉＮｉＯ2 な
どのリチウム含有金属酸化物が提案され（例えば、特開
昭６３−５９５０７号公報，米国特許第４３０２５１８
号明細書参照）、一方、負極活物質としては金属リチウ
ム，リチウム合金あるいはリチウムイオンを吸蔵，放出
することのできる黒鉛のような炭素材料などが提案さ
れ、それぞれ実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金属リチウムを負極活物質に用いた非水電解質二次電池
にあっては、充電時において、負極の表面に金属リチウ
ムが針状結晶となって析出し、この析出した針状結晶が
セパレータを突き破って正極板と接触し、内部短絡を起
こすことがあるという問題点があった。そして、この問
題点を解決するために、炭素材料を負極活物質に用いる
提案がなされているが、例えば、負極活物質として黒鉛
を用いた場合は、炭素は理論的にＣ6Ｌｉ、すなわち、
炭素原子６個に対してＬｉ原子１個になるまでＬｉイオ
ンを吸蔵するといわれているので、非水電解質二次電池
をより高容量化することが困難であるという課題を有し
ていた。
金属リチウムを負極活物質に用いた非水電解質二次電池
にあっては、充電時において、負極の表面に金属リチウ
ムが針状結晶となって析出し、この析出した針状結晶が
セパレータを突き破って正極板と接触し、内部短絡を起
こすことがあるという問題点があった。そして、この問
題点を解決するために、炭素材料を負極活物質に用いる
提案がなされているが、例えば、負極活物質として黒鉛
を用いた場合は、炭素は理論的にＣ6Ｌｉ、すなわち、
炭素原子６個に対してＬｉ原子１個になるまでＬｉイオ
ンを吸蔵するといわれているので、非水電解質二次電池
をより高容量化することが困難であるという課題を有し
ていた。
【０００５】本発明は、このような課題を解決するもの
で、負極活物質として金属リチウムを用いた場合、充電
時に負極の表面に金属リチウムが針状に析出することを
防止するとともに、一般式Ｃ6Ｌｉで規定される絶対容
量を越えることのできる負極材料を提供し、高容量の非
水電解質二次電池を提供することを目的としている。
で、負極活物質として金属リチウムを用いた場合、充電
時に負極の表面に金属リチウムが針状に析出することを
防止するとともに、一般式Ｃ6Ｌｉで規定される絶対容
量を越えることのできる負極材料を提供し、高容量の非
水電解質二次電池を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、非水電解質二次電池の負極として、シリ
コンと窒素との結合を持ち無機高分子に属するシラザン
類の化合物を原材料とし、これを加熱処理することによ
り得られる炭素を含む窒化珪素化合物を用いることとし
ている。
めに本発明は、非水電解質二次電池の負極として、シリ
コンと窒素との結合を持ち無機高分子に属するシラザン
類の化合物を原材料とし、これを加熱処理することによ
り得られる炭素を含む窒化珪素化合物を用いることとし
ている。
【０００７】そして、５００〜７００℃で加熱処理して
得られる炭素を含む窒化珪素化合物は、充電時に負極の
表面に金属リチウムが針状に析出して内部短絡を行うこ
ともなく、また、電気化学的な活性度が高く、吸蔵する
リチウムイオンの量が増加して高容量を発揮することが
できる。
得られる炭素を含む窒化珪素化合物は、充電時に負極の
表面に金属リチウムが針状に析出して内部短絡を行うこ
ともなく、また、電気化学的な活性度が高く、吸蔵する
リチウムイオンの量が増加して高容量を発揮することが
できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、各請求項に記載される
ような形態で実施されるものであり、以下それについて
具体的に説明する。
ような形態で実施されるものであり、以下それについて
具体的に説明する。
【０００９】本発明の非水電解質二次電池用負極材料
は、シリコンと窒素との結合を持つシラザン類の化合物
を加熱処理した炭素を含む窒化珪素化合物を主成分とす
るものである。
は、シリコンと窒素との結合を持つシラザン類の化合物
を加熱処理した炭素を含む窒化珪素化合物を主成分とす
るものである。
【００１０】一般に、シラザン類の化合物は、Ｓｉ−Ｎ
結合組成を持つシラザンオリゴマーを熱処理したり、気
相熱分解したりすることにより得ることができる。そし
て、そのシラザンオリゴマーを作製するには、例えば、
ＭｅＳｉＣｌ3 およびＭｅ2ＳｉＣｌ2 （Ｍｅはメチル
基を示す）の混合系を共アンモノリシスすることにより
メチルシラザンオリゴマーとしたり、またはヘキサメチ
ルシクロトリシラザン（Ｍｅ2ＳｉＮＨ）3 とＭｅＳｉ
Ｃｌ3 とより得られるメチルクロロシラザンをアンモノ
リシスすることによりアミノシラザンオリゴマーとした
りしている。
結合組成を持つシラザンオリゴマーを熱処理したり、気
相熱分解したりすることにより得ることができる。そし
て、そのシラザンオリゴマーを作製するには、例えば、
ＭｅＳｉＣｌ3 およびＭｅ2ＳｉＣｌ2 （Ｍｅはメチル
基を示す）の混合系を共アンモノリシスすることにより
メチルシラザンオリゴマーとしたり、またはヘキサメチ
ルシクロトリシラザン（Ｍｅ2ＳｉＮＨ）3 とＭｅＳｉ
Ｃｌ3 とより得られるメチルクロロシラザンをアンモノ
リシスすることによりアミノシラザンオリゴマーとした
りしている。
【００１１】特に、メチルクロロシラザンとアミノシラ
ザンオリゴマーとを熱処理すると熱可塑性のメチルポリ
シラザンが得られ、このように、シラザンオリゴマーを
種々と選定することにより、種々のポリシラザンが得ら
れる。しかし、これらのポリシラザンには、無機性のＳ
ｉ−Ｎ結合に与る性質を持つ成分はほとんど含まれてお
らず、有機性のＳｉＣ3Ｎ，ＳｉＣ2Ｎ2 ，ＳｉＣＮ3 ，
ＳｉＮ4 あるいは化１あるいは化２に示す６員環、ある
いは８員環でポリマー化した無機高分子として存在す
る。そこで、これらのシラザン類の化合物を、例えば、
アンモニア雰囲気中、あるいは窒素気流中のような不活
性雰囲気下において、５００〜７００℃好ましくは５０
０〜６００℃で熱分解することにより、窒化珪素セラミ
ックスに変換することが可能になる。この場合、窒化珪
素セラミックスにはシラザン類の化合物が完全に抜けき
らないので有機性が残存するようになる。
ザンオリゴマーとを熱処理すると熱可塑性のメチルポリ
シラザンが得られ、このように、シラザンオリゴマーを
種々と選定することにより、種々のポリシラザンが得ら
れる。しかし、これらのポリシラザンには、無機性のＳ
ｉ−Ｎ結合に与る性質を持つ成分はほとんど含まれてお
らず、有機性のＳｉＣ3Ｎ，ＳｉＣ2Ｎ2 ，ＳｉＣＮ3 ，
ＳｉＮ4 あるいは化１あるいは化２に示す６員環、ある
いは８員環でポリマー化した無機高分子として存在す
る。そこで、これらのシラザン類の化合物を、例えば、
アンモニア雰囲気中、あるいは窒素気流中のような不活
性雰囲気下において、５００〜７００℃好ましくは５０
０〜６００℃で熱分解することにより、窒化珪素セラミ
ックスに変換することが可能になる。この場合、窒化珪
素セラミックスにはシラザン類の化合物が完全に抜けき
らないので有機性が残存するようになる。
【００１２】
【化１】
【００１３】
【化２】
【００１４】このようにして得られた窒化珪素化合物を
負極活物質として電極を作製し、電気化学的にリチウム
の脱挿入を行わせると酸化還元応答があり、初期に若干
の不可逆容量成分が存在するものの極めて高い可逆性を
有することを見い出した。なお、この動作原理の詳細に
ついては不明であるが、発明者らは、還元走査でリチウ
ムを挿入すると窒化珪素化合物の一部が分解し、新たに
シリコンとリチウムとの反応部、あるいは窒素とリチウ
ムとの反応部を持つようになるのではないかと考えてい
る。シラザン類の化合物を熱分解して得られた窒化珪素
化合物の中には炭素成分が残存しており、これが電子伝
導性に寄与しているものと推察される。
負極活物質として電極を作製し、電気化学的にリチウム
の脱挿入を行わせると酸化還元応答があり、初期に若干
の不可逆容量成分が存在するものの極めて高い可逆性を
有することを見い出した。なお、この動作原理の詳細に
ついては不明であるが、発明者らは、還元走査でリチウ
ムを挿入すると窒化珪素化合物の一部が分解し、新たに
シリコンとリチウムとの反応部、あるいは窒素とリチウ
ムとの反応部を持つようになるのではないかと考えてい
る。シラザン類の化合物を熱分解して得られた窒化珪素
化合物の中には炭素成分が残存しており、これが電子伝
導性に寄与しているものと推察される。
【００１５】シラザン類を経由しないで作製した無機性
の窒化珪素化合物にも電気化学的な応答が得られるが、
この場合、酸化走査で得られる脱リチウム化に伴う電気
容量は、シラザン類を経由した窒化珪素化合物よりも少
なく、電気化学的な活性度は相対的に低くなっている。
この理由は定かではないが、無機性の窒化珪素化合物で
は、結晶構造が明瞭で化学的にも共有結合性が強く安定
であるのでリチウム化とそれに伴う骨結晶の分解過程が
行われ難くなるものと考えられる。一方、シラザン類を
経由した窒化珪素化合物では、合成段階で有機物を経由
するため、素材として十分な共有結合力を得る過程を経
ることがなく、しかも、熱分解した後でもシラザン類の
化合物の一部が残存するので、シラザン類としての有機
的性質が共有結合的な安定性を欠き、リチウム化を促進
させ易くするのではないかと考えている。ただし、熱分
解温度が７００℃以上になると電気化学的な活性度が低
下するのは、窒化珪素化合物の結晶化が進行し、無機物
としての物性に近くなるからではないかと考えられる。
の窒化珪素化合物にも電気化学的な応答が得られるが、
この場合、酸化走査で得られる脱リチウム化に伴う電気
容量は、シラザン類を経由した窒化珪素化合物よりも少
なく、電気化学的な活性度は相対的に低くなっている。
この理由は定かではないが、無機性の窒化珪素化合物で
は、結晶構造が明瞭で化学的にも共有結合性が強く安定
であるのでリチウム化とそれに伴う骨結晶の分解過程が
行われ難くなるものと考えられる。一方、シラザン類を
経由した窒化珪素化合物では、合成段階で有機物を経由
するため、素材として十分な共有結合力を得る過程を経
ることがなく、しかも、熱分解した後でもシラザン類の
化合物の一部が残存するので、シラザン類としての有機
的性質が共有結合的な安定性を欠き、リチウム化を促進
させ易くするのではないかと考えている。ただし、熱分
解温度が７００℃以上になると電気化学的な活性度が低
下するのは、窒化珪素化合物の結晶化が進行し、無機物
としての物性に近くなるからではないかと考えられる。
【００１６】また、負極材料に用いる炭素を含む窒化珪
素化合物は、シリコンと窒素との結合を持つシラザン類
の化合物を原材料とし、これを５００〜７００℃で加熱
処理することにより得られる。
素化合物は、シリコンと窒素との結合を持つシラザン類
の化合物を原材料とし、これを５００〜７００℃で加熱
処理することにより得られる。
【００１７】そして、５００〜７００℃の温度で加熱し
て熱分解させると、シラザン類の有機的性質が残存した
状態となって電気化学的な活性度を高くし、リチウム化
を促進し易くすることができる。
て熱分解させると、シラザン類の有機的性質が残存した
状態となって電気化学的な活性度を高くし、リチウム化
を促進し易くすることができる。
【００１８】さらに、電気化学的にリチウムの脱挿入が
可能な炭素を含む窒化珪素化合物からなる負極を用い、
リチウム化合物の正極と、非水電解質とにより非水電解
質二次電池を構成するものである。
可能な炭素を含む窒化珪素化合物からなる負極を用い、
リチウム化合物の正極と、非水電解質とにより非水電解
質二次電池を構成するものである。
【００１９】そして、このような負極を用いると、単極
当たりの容量密度は３７２ｍＡｈ／ｇ以上得ることがで
き、電池の高容量化が可能となり、また、電気化学的な
酸化還元反応に伴う負極の表面でのリチウムの針状結晶
の析出もなくなる。また、ＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉ
Ｏ2 ，ＬｉＭｎ2Ｏ4 などのような遷移金属を含むリチ
ウム酸化物を正極活物質として用いるとより効果的にな
る。
当たりの容量密度は３７２ｍＡｈ／ｇ以上得ることがで
き、電池の高容量化が可能となり、また、電気化学的な
酸化還元反応に伴う負極の表面でのリチウムの針状結晶
の析出もなくなる。また、ＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉ
Ｏ2 ，ＬｉＭｎ2Ｏ4 などのような遷移金属を含むリチ
ウム酸化物を正極活物質として用いるとより効果的にな
る。
【００２０】以上説明した実施の形態について、さらに
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図１および
図２を参照して説明する。
図２を参照して説明する。
【００２２】本実施例における負極材料を評価するため
に用いた評価用電池の縦断面図を示す図１において、１
は耐有機電解液性のステンレス鋼板を加工した電池ケー
ス、２は電池ケース１と同じ材料の封口板、３は電池ケ
ース１と同じ材料の集電体で、電池ケース１の底部内面
にスポット溶接されている。４は金属リチウム極で、封
口板２の内面に圧着されている。５はＳｉ−Ｎ結合組成
を有し、無機高分子に属するシラザン類の化合物を加熱
処理した炭素を含む窒化珪素セラミックスを用いた試験
用負極である。この試験用負極５の作製に当たっては、
シラザン類９０重量部に対し、結着剤としてポリフッ化
ビニリデン１０重量部を添加混合して得られる合剤の所
定量を、電池ケース１の底部内面に溶接された集電体３
の上に成形し、ついで、１１０℃で減圧乾燥して脱泡し
た後、後述するように窒素気流中で加熱処理して窒化珪
素セラミックスとしている。なお、６は微孔性でポリプ
ロピレン製のセパレータ、７はポリプロピレン製の絶縁
ガスケットである。電解液としては、炭酸エチレンと
１，３−ジメトキシエタンとの等体積混合溶媒に溶質と
して過塩素酸リチウムを１モル／リットルの濃度に溶解
したものを用いている。また、この評価用電池の寸法
は、直径が２０ｍｍ、電池総高が１．６ｍｍとしてい
る。
に用いた評価用電池の縦断面図を示す図１において、１
は耐有機電解液性のステンレス鋼板を加工した電池ケー
ス、２は電池ケース１と同じ材料の封口板、３は電池ケ
ース１と同じ材料の集電体で、電池ケース１の底部内面
にスポット溶接されている。４は金属リチウム極で、封
口板２の内面に圧着されている。５はＳｉ−Ｎ結合組成
を有し、無機高分子に属するシラザン類の化合物を加熱
処理した炭素を含む窒化珪素セラミックスを用いた試験
用負極である。この試験用負極５の作製に当たっては、
シラザン類９０重量部に対し、結着剤としてポリフッ化
ビニリデン１０重量部を添加混合して得られる合剤の所
定量を、電池ケース１の底部内面に溶接された集電体３
の上に成形し、ついで、１１０℃で減圧乾燥して脱泡し
た後、後述するように窒素気流中で加熱処理して窒化珪
素セラミックスとしている。なお、６は微孔性でポリプ
ロピレン製のセパレータ、７はポリプロピレン製の絶縁
ガスケットである。電解液としては、炭酸エチレンと
１，３−ジメトキシエタンとの等体積混合溶媒に溶質と
して過塩素酸リチウムを１モル／リットルの濃度に溶解
したものを用いている。また、この評価用電池の寸法
は、直径が２０ｍｍ、電池総高が１．６ｍｍとしてい
る。
【００２３】この試験用負極５は、充電することによ
り、電気化学的な還元反応でリチウムイオンを挿入し、
放電においては、充電時とは逆の反応により可逆的にリ
チウムを放出することができる。
り、電気化学的な還元反応でリチウムイオンを挿入し、
放電においては、充電時とは逆の反応により可逆的にリ
チウムを放出することができる。
【００２４】なお、比較例として黒鉛材料を用いて負極
を作製し、図１の場合と同じ構成の電池を組立てた。
を作製し、図１の場合と同じ構成の電池を組立てた。
【００２５】つぎに、試験用負極５の材料であるシラザ
ン類の合成とその加熱処理について説明する。
ン類の合成とその加熱処理について説明する。
【００２６】シラザン類を合成するシラザンオリゴマー
としては、例えば、ＭｅＳｉＣｌ3およびＭｅ2ＳｉＣｌ
2 （Ｍｅはメチル基を示す）の混合系を共アンモノリシ
スすることにより得たメチルシラザンオリゴマー、ある
いはヘキサメチルシクロトリシラザン（Ｍｅ2ＳｉＮ
Ｈ）3 とＭｅＳｉＣｌ3 とより得られるメチルクロロシ
ラザンをアンモノリシスしたアミノシラザンオリゴマー
などがある。
としては、例えば、ＭｅＳｉＣｌ3およびＭｅ2ＳｉＣｌ
2 （Ｍｅはメチル基を示す）の混合系を共アンモノリシ
スすることにより得たメチルシラザンオリゴマー、ある
いはヘキサメチルシクロトリシラザン（Ｍｅ2ＳｉＮ
Ｈ）3 とＭｅＳｉＣｌ3 とより得られるメチルクロロシ
ラザンをアンモノリシスしたアミノシラザンオリゴマー
などがある。
【００２７】例えば、メチルクロロシラザンとアミノシ
ラザンオリゴマーとを熱処理すると熱可塑性のメチルポ
リシラザンが得られ、この熱可塑性のメチルポリシラザ
ンを、薄いベンゼン溶液（０．０１ｇ／ミリリットル）
に分散させ、ついで、減圧下で脱泡させた後、窒素気流
中で昇温速度２℃／分で１２００℃まで加熱処理をする
と窒化珪素セラミックが得られる。なお、反応途中での
熱重量減少曲線から考察すると、温度が７５０℃以上に
なると、温度はほぼ一定になり、反応が終了もしくは平
衡状態になっていることがわかる。そこで、加熱温度を
５００℃，６００℃，７００℃，８００℃にした段階で
加熱処理を止め、得られたそれぞれの試料について電気
化学的な特性を確認した結果は、表１に示す通りであ
る。なお、電気化学特性は、図１に示す評価用電池につ
いて充放電条件を０．２８ｍＡ／ｃｍ2 として確認して
いる。
ラザンオリゴマーとを熱処理すると熱可塑性のメチルポ
リシラザンが得られ、この熱可塑性のメチルポリシラザ
ンを、薄いベンゼン溶液（０．０１ｇ／ミリリットル）
に分散させ、ついで、減圧下で脱泡させた後、窒素気流
中で昇温速度２℃／分で１２００℃まで加熱処理をする
と窒化珪素セラミックが得られる。なお、反応途中での
熱重量減少曲線から考察すると、温度が７５０℃以上に
なると、温度はほぼ一定になり、反応が終了もしくは平
衡状態になっていることがわかる。そこで、加熱温度を
５００℃，６００℃，７００℃，８００℃にした段階で
加熱処理を止め、得られたそれぞれの試料について電気
化学的な特性を確認した結果は、表１に示す通りであ
る。なお、電気化学特性は、図１に示す評価用電池につ
いて充放電条件を０．２８ｍＡ／ｃｍ2 として確認して
いる。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１から、６００℃付近で加熱処理をした
場合、最も特性が優れており、放電の容量密度も黒鉛の
理論容量を越えるのが可能であることがわかる。このよ
うな電気化学的な特性は、熱可塑性のメチルポリシラザ
ンを加熱処理して得られた炭素を含む窒化珪素化合物に
限らず他のポリシラザン類を加熱処理して得られる炭素
を含む窒化珪素化合物の場合においても得られることを
確認しており、また電解液としては、他の有機電解質を
用いた場合でも同様の効果が得られることを確認してい
る。
場合、最も特性が優れており、放電の容量密度も黒鉛の
理論容量を越えるのが可能であることがわかる。このよ
うな電気化学的な特性は、熱可塑性のメチルポリシラザ
ンを加熱処理して得られた炭素を含む窒化珪素化合物に
限らず他のポリシラザン類を加熱処理して得られる炭素
を含む窒化珪素化合物の場合においても得られることを
確認しており、また電解液としては、他の有機電解質を
用いた場合でも同様の効果が得られることを確認してい
る。
【００３０】リチウム化合物を活物質とする正極８と、
シラザン類の化合物を加熱処理して熱分解した炭素を含
む窒化珪素セラミックスを活物質とする負極９と、非水
電解質とにより、図２に示すような構成に組み立てた非
水電解質二次電池は、負極９の電気化学的な活性度が高
くなって容量密度を大きくすることができ、また、充電
時に負極９の表面に金属リチウムが針状に析出すること
もなくなり、内部短絡が発生することもなくなる。
シラザン類の化合物を加熱処理して熱分解した炭素を含
む窒化珪素セラミックスを活物質とする負極９と、非水
電解質とにより、図２に示すような構成に組み立てた非
水電解質二次電池は、負極９の電気化学的な活性度が高
くなって容量密度を大きくすることができ、また、充電
時に負極９の表面に金属リチウムが針状に析出すること
もなくなり、内部短絡が発生することもなくなる。
【００３１】さらに、正極活物質としては、Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒのような遷移金属を含むリチ
ウム酸化物を用いると効果的である。
ｉ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒのような遷移金属を含むリチ
ウム酸化物を用いると効果的である。
【００３２】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、電気化学
的にリチウムの脱挿入が可能なシリコンと窒素との結合
を持ち、無機高分子に属するシラザン類の化合物を材料
とし、これを加熱処理して熱分解することにより得られ
る炭素を含む窒化珪素化合物を負極に用いることで高容
量化を図り、さらに充放電反応に伴う電極表面上での針
状結晶の析出を抑えることができる非水電解質二次電池
を提供できる効果を奏する。
的にリチウムの脱挿入が可能なシリコンと窒素との結合
を持ち、無機高分子に属するシラザン類の化合物を材料
とし、これを加熱処理して熱分解することにより得られ
る炭素を含む窒化珪素化合物を負極に用いることで高容
量化を図り、さらに充放電反応に伴う電極表面上での針
状結晶の析出を抑えることができる非水電解質二次電池
を提供できる効果を奏する。
【図１】本発明の実施例における負極材料を評価する評
価用電池の縦断面図
価用電池の縦断面図
【図２】本発明の実施例における非水電解質二次電池の
縦断面図
縦断面図
４ 金属リチウム極 ５ 試験用負極 ８ 正極 ９ 負極
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコンと窒素との結合を持つシラザン
類の化合物を加熱処理した炭素を含む窒化珪素化合物を
主成分とする非水電解質二次電池用負極材料。 - 【請求項２】 シリコンと窒素との結合を持つシラザン
類の化合物を原材料とし、これを５００〜７００℃で加
熱処理して炭素を含む窒化珪素化合物とする非水電解質
二次電池用負極材料の製造方法。 - 【請求項３】 非水電解質と、リチウム化合物を主成分
とする正極と、電気化学的にリチウムの脱挿入が可能な
炭素を含む窒化珪素化合物を主成分とする負極とを備え
た非水電解質二次電池。 - 【請求項４】 正極のリチウム化合物が遷移金属を含む
リチウム酸化物である請求項３記載の非水電解質二次電
池。
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|---|---|---|---|
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