WO2014080883A1 - 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス - Google Patents
電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- WO2014080883A1 WO2014080883A1 PCT/JP2013/081110 JP2013081110W WO2014080883A1 WO 2014080883 A1 WO2014080883 A1 WO 2014080883A1 JP 2013081110 W JP2013081110 W JP 2013081110W WO 2014080883 A1 WO2014080883 A1 WO 2014080883A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- negative electrode
- active material
- electrode active
- less
- alloy
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C13/00—Alloys based on tin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C24/00—Alloys based on an alkali or an alkaline earth metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/04—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing tin or lead
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/04—Hybrid capacitors
- H01G11/06—Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
- H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/38—Carbon pastes or blends; Binders or additives therein
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/42—Powders or particles, e.g. composition thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/50—Electrodes characterised by their material specially adapted for lithium-ion capacitors, e.g. for lithium-doping or for intercalation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/387—Tin or alloys based on tin
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/46—Alloys based on magnesium or aluminium
- H01M4/463—Aluminium based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Mは、Al、V、C、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属であり、
Aは、不可避不純物であり、
x、y、z、およびaは、質量%の値を表し、この際、0<x<100、0<y<100、0<z<100、および0≦a<0.5であり、x+y+z+a=100である。)で表される合金を含む点に特徴がある。また、バインダが、1.00GPa超7.40GPa未満のE弾性率を有する樹脂を含む点にも特徴がある。
図1は、本発明の電気デバイスの代表的な一実施形態である、扁平型(積層型)のリチウムイオン二次電池(以下、単に「積層型電池」ともいう)の全体構造を模式的に表した断面概略図である。
活物質層13または15は活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。
正極活物質層13は、正極活物質を含む。
正極活物質としては、例えば、リチウム-遷移金属複合酸化物、リチウム-遷移金属リン酸化合物、リチウム-遷移金属硫酸化合物、固溶体系、3元系、NiMn系、NiCo系、スピネルMn系などが挙げられる。
バインダは、活物質同士または活物質と集電体とを結着させて電極構造を維持する目的で添加される。正極活物質層に用いられるバインダとしては、特に限定されないが、例えば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF-HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-HFP-TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF-PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-ペンタフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-PFP-TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-パーフルオロメチルビニルエーテル-テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-PFMVE-TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアミドイミドであることがより好ましい。これらの好適なバインダは、耐熱性に優れ、さらに電位窓が非常に広く正極電位、負極電位双方に安定であり活物質層に使用が可能となる。これらのバインダは、1種単独で用いてもよいし、2種併用してもよい。
負極活物質層15は、負極活物質を含む。
負極活物質は、所定の合金を必須に含む。
上記SixSnyAlzAaは、上述のように、第1添加元素であるSnと、第2添加元素であるAlを選択したことによって、Li合金化の際に、アモルファス-結晶の相転移を抑制してサイクル寿命を向上させることができる。また、これによって、従来の負極活物質、例えば炭素系負極活物質よりも高容量のものとなる。
上記SixSnyVzAaは、上述のように、第1添加元素であるSnと、第2添加元素であるVを選択したことによって、Li合金化の際に、アモルファス-結晶の相転移を抑制してサイクル寿命を向上させることができる。また、これによって、従来の負極活物質、例えば炭素系負極活物質よりも高容量のものとなる。
上記SixSnyCzAaは、上述のように、第1添加元素であるSnと、第2添加元素であるCを選択したことによって、Li合金化の際に、アモルファス-結晶の相転移を抑制してサイクル寿命を向上させることができる。また、これによって、従来の負極活物質、例えば炭素系負極活物質よりも高容量のものとなる。
上記Si合金の平均粒子径は、既存の負極活物質層15に含まれる負極活物質の平均粒子径と同程度であればよく、特に制限されない。高出力化の観点からは、好ましくは1~20μmの範囲であればよい。ただし、上記範囲に何ら制限されるものではなく、本実施形態の作用効果を有効に発現できるものであれば、上記範囲を外れていてもよいことは言うまでもない。なお、Si合金の形状としては、特に制限はなく、球状、楕円状、円柱状、多角柱状、鱗片状、不定形などでありうる。
本形態に係る組成式SixSnyMzAaを有する合金の製造方法としては、特に制限されるものではなく、従来公知の各種の製造を利用して製造することができる。即ち、作製方法による合金状態・特性の違いはほとんどないので、ありとあらゆる作製方法が適用できる。
バインダは、1.00GPa超7.40GPa未満のE弾性率を有する樹脂を必須に含む。
以下に、正極及び負極活物質層13、15に共通する要件につき、説明する。
導電助剤とは、正極活物質層または負極活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。
電解質塩(リチウム塩)としては、Li(C2F5SO2)2N、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3等が挙げられる。
イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーが挙げられる。
集電体11、12は導電性材料から構成される。集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。
電解質層17を構成する電解質としては、液体電解質またはポリマー電解質が用いられうる。
電池外部に電流を取り出す目的で、集電板を用いてもよい。集電板は集電体やリードに電気的に接続され、電池外装材であるラミネートシートの外部に取り出される。
電池外装材29としては、公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられうる。該ラミネートフィルムには、例えば、PP、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。
図2は、積層型の扁平なリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。
[1]負極の作製
スパッタ装置として、独立制御方式の3元DCマグネトロンスパッタ装置(大和機器工業株式会社製、コンビナトリアルスパッタコーティング装置、ガン-サンプル間距離:約100mm)を使用し、厚さ20μmのニッケル箔から成る基板(集電体)上に、下記の条件のもとで、各組成を有する負極活物質合金の薄膜をそれぞれ成膜することによって、都合23種の負極サンプルを得た(参考例1~14および比較参考例1~9)。
Si:50.8mm径、3mm厚さ(厚さ2mmの無酸素銅製バッキングプレート付)
Sn:50.8mm径、5mm厚さ
Al:50.8mm径、3mm厚さ。
ベース圧力:~7×10-6Pa
スパッタガス種:Ar(99.9999%以上)
スパッタガス導入量:10sccm
スパッタ圧力:30mTorr
DC電源:Si(185W)、Sn(0~40W)、Al(0~150W)
プレスパッタ時間:1min.
スパッタ時間:10min.
基板温度:室温(25℃)。
組成分析:SEM・EDX分析(JEOL社)、EPMA分析(JEOL社)
膜厚測定(スパッタレート算出のため):膜厚計(東京インスツルメンツ)
膜状態分析:ラマン分光測定(ブルカー社)。
上記により得られた各負極サンプルとリチウム箔(本城金属株式会社製、直径15mm、厚さ200μm)から成る対極とをセパレータ(セルガード社製セルガード2400)を介して対向させたのち、電解液を注入することによってCR2032型コインセルをそれぞれ作製した。
上記により得られたそれぞれの電池に対して下記の充放電試験を実施した。
[1]負極の作製
参考例1の(1)におけるターゲットの「Al:50.8mm径、3mm厚さ」を「V:50.8mm径、3mm厚さ」に変更し、(2)におけるDC電源の「Sn(0~40W)、Al(0~150W)」を「Sn(0~50W)、V(0~150W)」に変更したことを除いては、参考例1と同様の方法で、都合32種の負極サンプルを作製した(参考例15~27および比較参考例10~28)。
参考例1と同様の方法でCR2032型コインセルを作製した。
参考例1と同様の方法で電池の充放電試験を行った。この結果を表2に併せて示す。
[1]負極の作製
参考例1の(1)におけるターゲットの「Al:50.8mm径、3mm厚さ」を「C:50.8mm径、3mm厚さ(厚さ2mmの無酸素銅製バッキングプレート付)」に変更し、(2)におけるDC電源の「Al(0~150W)」を「C(0~150W)」に変更したことを除いては、参考例1と同様の方法で、都合34種の負極サンプルを作製した(参考例28~49および比較参考例29~40)。
参考例1と同様の方法でCR2032型コインセルを作製した。
参考例1と同様の方法で電池の充放電試験を行った。この結果を表3に併せて示す。
Si合金は、メカニカルアロイ法(または、アークプラズマ溶融法)により製造した。具体的には、ドイツ フリッチュ社製遊星ボールミル装置P-6を用いて、ジルコニア製粉砕ポットにジルコニア製粉砕ボールと各合金の各原料粉末を投入し、600rpm、48hかけて合金化させた。
負極活物質である上記で製造したSi合金(Si41Sn16Al43、粒子径0.3μm)80質量部と、導電助剤であるアセチレンブラック5質量部と、バインダであるポリアミドイミド(E弾性率2.00GPa)15質量部と、を混合し、N-メチルピロリドンに分散させて負極スラリーを得た。次いで、得られた負極スラリーを、銅箔よりなる負極集電体の両面にそれぞれ負極活物質層の厚さが30μmとなるように均一に塗布し、真空中で24時間乾燥させて、負極を得た。
正極活物質であるLi1.85Ni0.18Co0.10Mn0.87O3を、特開2012-185913号公報の実施例1(段落0046)に記載の手法により作製した。そして、この正極活物質90質量部と、導電助剤であるアセチレンブラック5質量部と、バインダであるポリフッ化ビニリデン5質量部と、を混合し、N-メチルピロリドンに分散させて正極スラリーを得た。次いで、得られた正極スラリーを、アルミニウム箔よりなる正極集電体の両面にそれぞれ正極活物質層の厚さが30μmとなるように均一に塗布し、乾燥させて、正極を得た。
上記で作製した正極と、負極とを対向させ、この間にセパレータ(ポリオレフィン、膜厚20μm)を配置した。次いで、負極、セパレータ、および正極の積層体をコインセル(CR2032、材質:ステンレス鋼(SUS316))の底部側に配置した。さらに、正極と負極との間の絶縁性を保つためガスケットを装着し、下記電解液をシリンジにより注入し、スプリングおよびスペーサを積層し、コインセルの上部側を重ねあわせ、かしこめることにより密閉して、リチウムイオン二次電池を得た。
バインダとして、ポリアミドイミド(E弾性率2.00GPa)に代えてポリイミド(E弾性率2.10GPa)を用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で負極および電池を作製した。
バインダとして、ポリアミドイミド(E弾性率2.00GPa)に代えてポリイミド(E弾性率3.30GPa)を用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で負極および電池を作製した。
バインダとして、ポリアミドイミド(E弾性率2.00GPa)に代えてポリイミド(E弾性率3.73GPa)を用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で負極および電池を作製した。
バインダとして、ポリアミドイミド(E弾性率2.00GPa)に代えてポリイミド(E弾性率7.00GPa)を用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で負極および電池を作製した。
バインダとして、ポリアミドイミド(E弾性率2.00GPa)に代えてポリフッ化ビニリデン(PVdF)(E弾性率1.00GPa)を用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で負極および電池を作製した。
バインダとして、ポリアミドイミド(E弾性率2.00GPa)に代えてポリイミド(E弾性率7.40GPa)を用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で負極および電池を作製した。
負極活物質として、Si合金に代えて純Siを用いたことを除いては、実施例4と同様の方法で負極および電池を作製した。
負極活物質として、Si合金に代えて純Siを用いたことを除いては、比較例1と同様の方法で負極および電池を作製した。
[サイクル特性の評価]
上記で作製した各リチウムイオン二次電池について以下の方法でサイクル特性評価を行った。各電池について、30℃の雰囲気下、定電流方式(CC、電流:0.1C)で2.0Vまで充電し、10分間休止させた後、定電流(CC、電流:0.1C)で0.01Vまで放電し、放電後10分間休止させた。この充放電過程を1サイクルとし、50サイクルの充放電試験を行い、1サイクル目の放電容量に対する50サイクル目の放電容量の割合(放電容量維持率[%])を求めた。得られた放電容量維持率の結果を、比較例1の放電容量維持率を100としたときの相対値(放電容量維持率の向上率)として、下記の表4および図18に示す。
11 正極集電体、
12 負極集電体、
13 正極活物質層、
15 負極活物質層、
17 電解質層、
19 単電池層、
21、57 発電要素、
25、58 正極集電板、
27、59 負極集電板、
29、52 電池外装材(ラミネートフィルム)。
Claims (18)
- 前記樹脂のE弾性率が2.10以上7.00以下である、請求項1に記載の電気デバイス用負極。
- 前記樹脂のE弾性率が3.30以上3.73以下である、請求項2に記載の電気デバイス用負極。
- 前記樹脂が、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリアミドからなる群から選択される1種または2種以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の電気デバイス用負極。
- 前記MがAlであり、
前記xが12以上100未満であり、前記yが0超45以下であり、前記zが0超43以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の電気デバイス用負極。 - 前記xが31以上である、請求項5に記載の電気デバイス用負極。
- 前記xが50以下である、請求項6に記載の電気デバイス用負極。
- 前記yが15以上であり、前記zが18以上である、請求項7に記載の電気デバイス用負極。
- 前記MがVであり、
前記xが27以上100未満であり、前記yが0超73以下であり、前記zが0超73以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の電気デバイス用負極。 - 前記xが84以下であり、前記yが10以上73以下であり、前記zが6以上73以下である、請求項9に記載の電気デバイス用負極。
- 前記yが10以上63以下であり、前記zが6以上63以下である、請求項10に記載の電気デバイス用負極。
- 前記xが52以下である、請求項11に記載の電気デバイス用負極。
- 前記yが40以下であり、前記zが20以上である、請求項12に記載の電気デバイス用負極。
- 前記MがCであり、
前記xが29以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の電気デバイス用負極。 - 前記xが63以下であり、前記yが14以上48以下であり、前記zが11以上48以下である、請求項14に記載の電気デバイス用負極。
- 前記xが44以下である、請求項15に記載の電気デバイス用負極。
- 前記xが40以下であり、前記yが34以上である、請求項16に記載の電気デバイス用負極。
- 請求項1~17のいずれか1項に記載の電気デバイス用負極を含む、電気デバイス。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201380061103.2A CN104813514B (zh) | 2012-11-22 | 2013-11-19 | 电气设备用负极、及使用其的电气设备 |
EP13856737.5A EP2924775B1 (en) | 2012-11-22 | 2013-11-19 | Negative electrode for electrical device, and electrical device using same |
KR1020157014930A KR101780133B1 (ko) | 2012-11-22 | 2013-11-19 | 전기 디바이스용 부극, 및 이것을 사용한 전기 디바이스 |
US14/646,590 US20150311500A1 (en) | 2012-11-22 | 2013-11-19 | Negative electrode for electric device and electric device using the same |
JP2014548563A JP6040994B2 (ja) | 2012-11-22 | 2013-11-19 | リチウムイオン二次電池用負極、及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012-256929 | 2012-11-22 | ||
JP2012256929 | 2012-11-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2014080883A1 true WO2014080883A1 (ja) | 2014-05-30 |
Family
ID=50776065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2013/081110 WO2014080883A1 (ja) | 2012-11-22 | 2013-11-19 | 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150311500A1 (ja) |
EP (1) | EP2924775B1 (ja) |
JP (1) | JP6040994B2 (ja) |
KR (1) | KR101780133B1 (ja) |
CN (1) | CN104813514B (ja) |
WO (1) | WO2014080883A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5751448B2 (ja) | 2011-05-25 | 2015-07-22 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極活物質 |
CN104813513B (zh) | 2012-11-22 | 2017-06-16 | 日产自动车株式会社 | 电气设备用负极和使用了其的电气设备 |
US10535870B2 (en) | 2014-01-24 | 2020-01-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Electrical device |
WO2015111187A1 (ja) | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 日産自動車株式会社 | 電気デバイス |
CN117154084A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-12-01 | 荣耀终端有限公司 | 一种负极片及锂离子电池 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004311429A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-11-04 | Canon Inc | リチウム二次電池用の電極材料、該電極材料を有する電極構造体、及び該電極構造体を有する二次電池 |
JP2007149604A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Sanyo Electric Co Ltd | リチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池 |
JP2009517850A (ja) | 2005-12-01 | 2009-04-30 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | ケイ素含有量が高いアモルファス合金に基づく電極組成物 |
JP2010205609A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Nissan Motor Co Ltd | 電極およびこれを用いた電池 |
JP2011048969A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Toyobo Co Ltd | リチウムイオン二次電池用負極及びこれを用いた二次電池 |
JP2012185913A (ja) | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2302720B1 (en) * | 2003-03-26 | 2012-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrode material for lithium secondary battery and electrode structure including the same |
AU2006259511B2 (en) * | 2005-06-14 | 2011-04-21 | United States Gypsum Company | Gypsum products utilizing a two-repeating unit dispersant and a method for making them |
TWI371885B (en) * | 2005-08-02 | 2012-09-01 | Showa Denko Kk | Alloy for negative electrode of lithium secondary battery |
FR2949258A1 (fr) * | 2007-12-21 | 2011-02-25 | Thales Sa | Procede d'alignement autonome d'unite de mesure inertielle pour instrument de bord d'aeronef |
US9012073B2 (en) * | 2008-11-11 | 2015-04-21 | Envia Systems, Inc. | Composite compositions, negative electrodes with composite compositions and corresponding batteries |
EP2239803A1 (fr) * | 2009-04-10 | 2010-10-13 | Saft Groupe Sa | Composition de matiere active pour electrode negative d'accumulateur lithium-ion. |
WO2010150513A1 (ja) * | 2009-06-23 | 2010-12-29 | キヤノン株式会社 | 電極構造体及び蓄電デバイス |
JP5751448B2 (ja) * | 2011-05-25 | 2015-07-22 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極活物質 |
JP5776888B2 (ja) * | 2011-05-25 | 2015-09-09 | 日産自動車株式会社 | 電気デバイス用負極活物質 |
JP5904364B2 (ja) * | 2011-12-27 | 2016-04-13 | 日産自動車株式会社 | 電気デバイス用負極活物質 |
-
2013
- 2013-11-19 WO PCT/JP2013/081110 patent/WO2014080883A1/ja active Application Filing
- 2013-11-19 KR KR1020157014930A patent/KR101780133B1/ko active IP Right Grant
- 2013-11-19 JP JP2014548563A patent/JP6040994B2/ja active Active
- 2013-11-19 CN CN201380061103.2A patent/CN104813514B/zh active Active
- 2013-11-19 EP EP13856737.5A patent/EP2924775B1/en active Active
- 2013-11-19 US US14/646,590 patent/US20150311500A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004311429A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-11-04 | Canon Inc | リチウム二次電池用の電極材料、該電極材料を有する電極構造体、及び該電極構造体を有する二次電池 |
JP2007149604A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Sanyo Electric Co Ltd | リチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池 |
JP2009517850A (ja) | 2005-12-01 | 2009-04-30 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | ケイ素含有量が高いアモルファス合金に基づく電極組成物 |
JP2010205609A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Nissan Motor Co Ltd | 電極およびこれを用いた電池 |
JP2011048969A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Toyobo Co Ltd | リチウムイオン二次電池用負極及びこれを用いた二次電池 |
JP2012185913A (ja) | 2011-03-03 | 2012-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104813514A (zh) | 2015-07-29 |
CN104813514B (zh) | 2017-10-13 |
EP2924775A4 (en) | 2015-12-09 |
US20150311500A1 (en) | 2015-10-29 |
KR20150082517A (ko) | 2015-07-15 |
KR101780133B1 (ko) | 2017-09-19 |
EP2924775B1 (en) | 2021-03-03 |
JP6040994B2 (ja) | 2016-12-07 |
EP2924775A1 (en) | 2015-09-30 |
JPWO2014080883A1 (ja) | 2017-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6020591B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極、及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP6040996B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極、及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
EP2685530B1 (en) | Negative electrode active material for electrical device, and electrical device | |
WO2014080895A1 (ja) | 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス | |
JP6098719B2 (ja) | 電気デバイス用負極活物質、およびこれを用いた電気デバイス | |
JP6024760B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極、及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
WO2014080885A1 (ja) | 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス | |
JP6040997B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極、及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP6028811B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極、及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JPWO2014080897A1 (ja) | 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス | |
WO2014080883A1 (ja) | 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス | |
JP6015769B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極、及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JPWO2014080896A1 (ja) | 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス | |
WO2014199782A1 (ja) | 電気デバイス用負極活物質、およびこれを用いた電気デバイス | |
JP2014241263A (ja) | 電気デバイス用負極、およびこれを用いた電気デバイス | |
JP6083471B2 (ja) | 電気デバイス用負極活物質、およびこれを用いた電気デバイス | |
WO2014199781A1 (ja) | 電気デバイス用負極活物質、およびこれを用いた電気デバイス | |
WO2014080898A1 (ja) | 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス | |
WO2014080903A1 (ja) | 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス | |
WO2014080902A1 (ja) | 電気デバイス用負極、及びこれを用いた電気デバイス |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13856737 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
DPE1 | Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2013856737 Country of ref document: EP |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 14646590 Country of ref document: US |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2014548563 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20157014930 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |