WO2016157743A1 - 負極活物質およびその製造方法、負極、ならびに電池 - Google Patents

負極活物質およびその製造方法、負極、ならびに電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2016157743A1
WO2016157743A1 PCT/JP2016/001313 JP2016001313W WO2016157743A1 WO 2016157743 A1 WO2016157743 A1 WO 2016157743A1 JP 2016001313 W JP2016001313 W JP 2016001313W WO 2016157743 A1 WO2016157743 A1 WO 2016157743A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
negative electrode
lithium
active material
electrode active
sio
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/001313
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤　大輔
Original Assignee
ソニー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニー株式会社 filed Critical ソニー株式会社
Priority to US15/560,221 priority Critical patent/US11804598B2/en
Publication of WO2016157743A1 publication Critical patent/WO2016157743A1/ja

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
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • 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
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • 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
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • 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
    • H01M4/582—Halogenides
    • 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
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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

Definitions

  • the present technology relates to a negative electrode active material and a manufacturing method thereof, a negative electrode, and a battery.
  • SiO x silicon oxide
  • SiO x has an advantage that structural breakdown due to expansion and contraction can be suppressed by the stability of the bond between oxygen and Si (Si—O—Si bond).
  • SiO x has a major drawback that a Li trap phenomenon occurs due to oxygen and the amount of Li released from silicon oxide during discharge is reduced (referred to as “Li loss”).
  • Li loss Li loss with substantially the same molar ratio as oxygen is generated, and the initial efficiency is lowered.
  • Li pre-doping lithium is previously contained in an Si-containing material or an electrode containing an Si-containing material (referred to as “Li pre-doping”). Similarly, Li pre-doping or the like is also performed on the Sn-containing material.
  • Patent Documents 1 to 3 a material in which lithium is contained in the negative electrode active material (a composite oxide of lithium and tin, a Si oxide containing lithium, or the like) is used.
  • Patent Document 4 SiO, SnO or the like is lithiated by immersing it in a liquid ammonium solution in which lithium is dissolved.
  • Patent Document 5 SiO, SnO, and the like are immersed in a solution in which lithium and a polycyclic aromatic compound are dissolved in a chain monoether, whereby lithium is occluded in SiO, SnO, and the like.
  • Patent Document 6 after a silicon particle is supported on a negative electrode current collector, a precursor layer is formed by vapor deposition and occlusion of lithium, and then the precursor layer is heated to thereby activate an active material containing lithium and silicon. The material particles are sintered or bound together.
  • Japanese Patent No. 2887632 Japanese Patent No. 2999741 Japanese Patent No. 3079344 Japanese Patent No. 3608904 JP 2005-108826 A Japanese Patent No. 4193141
  • An object of the present technology is to provide a negative electrode active material, a manufacturing method thereof, a negative electrode, and a battery that can improve the cycle characteristics of the battery.
  • the first technique includes lithium, a first element made of silicon or tin, and a second element made of oxygen or fluorine, and the first technique and lithium It is a negative electrode active material that does not substantially include a compound phase, includes an amorphous phase including a first element and a second element, and lithium forms an ionic bond with the second element.
  • the second technique has a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material, and the negative electrode active material contains lithium, a first element made of silicon or tin, and a second element made of oxygen or fluorine.
  • a compound phase of the first element and lithium is substantially not included, includes an amorphous phase including the first element and the second element, and lithium forms an ionic bond with the second element. It is a negative electrode.
  • the third technique includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte.
  • the negative electrode has a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material.
  • the negative electrode active material is a first element made of lithium and silicon or tin.
  • a second element made of oxygen or fluorine, substantially free of a compound phase of the first element and lithium, including an amorphous phase containing the first element and the second element,
  • the battery has an ionic bond formed with the second element.
  • the fourth technique is that Si or Sn-containing particles containing a first element made of silicon or tin and a second element made of oxygen or fluorine are doped with lithium, and then Si or Sn-containing particles after Li doping And heat-treating the Si- or Sn-containing particles after Li doping, and the heat treatment is a method for producing a negative electrode active material having a temperature of 300 ° C. or higher and lower than 600 ° C.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a spirally wound electrode body taken along line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing charge / discharge curves of Sample 2, Example 1-1, and Comparative Examples 1-1 to 1-2. It is the graph which plotted the capacity
  • 2 is an XPS Si2p spectrum for Examples 2-1 to 2-2 and Comparative Examples 2-1 to 2-5.
  • Embodiments of the present technology will be described in the following order. 1 1st Embodiment (example of Si or Sn containing material) 2 Second Embodiment (Example of Cylindrical Battery) 3 Third Embodiment (Example of flat battery) 4 Fourth Embodiment (Example of Battery Pack and Electronic Device) 5 Fifth Embodiment (Example of Power Storage System) 6 Sixth Embodiment (Example of Electric Vehicle)
  • the Si or Sn-containing material according to the first embodiment is suitable for use as a negative electrode active material, and includes lithium (Li), a first element made of silicon (Si) or tin (Sn), and oxygen. (O) or a second element made of fluorine (F).
  • the Si- or Sn-containing material substantially does not include a compound phase of the first element and lithium, includes an amorphous phase including the first element and the second element, and the lithium is between the second element and the first element. In which ionic bonds are formed.
  • This negative electrode active material is for nonaqueous electrolyte secondary batteries, such as a lithium ion secondary battery, for example.
  • Si or Sn-containing material lithium, Si as a first element, Si-containing material containing oxygen as a second element, or lithium, tin as a first element, and as a second element Those containing oxygen are preferred.
  • the Si-containing material is Li-containing SiO x obtained by performing Li pre-doping on SiO x and then performing heat treatment at a predetermined temperature.
  • SiO x means silicon oxide, and x may be deviated from the stoichiometric ratio. x is typically 0.33 ⁇ x ⁇ 2, for example.
  • Li pre-doping refers to introducing lithium in advance into SiO x used as the negative electrode active material. Li pre-doping is intended to preliminarily bind lithium to oxygen, which is an irreversible capacity site, and is performed to suppress a decrease in reversible capacity.
  • the lithium content relative to the total amount of silicon, oxygen, and lithium is, for example, preferably 10 atomic percent or more and 45 atomic percent or less, and more preferably 10 atomic percent or more and less than 34 atomic percent.
  • the Sn-containing material is, for example, Li-containing SnO y obtained by performing Li pre-doping on SnO y and then performing heat treatment at a predetermined temperature.
  • SnO y means tin oxide and is sometimes y because it may deviate from the stoichiometric ratio.
  • y is typically 0.33 ⁇ x ⁇ 2.
  • the lithium content relative to the total amount of tin, oxygen, and lithium is, for example, preferably 10 atomic percent or more and 45 atomic percent or less, and more preferably 10 atomic percent or more and less than 34 atomic percent.
  • FIG. 1 shows an example of the SiO x structural model.
  • the structure of SiO x includes a region containing nano-order silicon and a region containing silicon and oxygen.
  • the portion containing silicon and oxygen has an amorphous state or a mixed state of an amorphous phase and a crystalline phase, and includes a SiO 4 tetrahedral structure.
  • the Si region has crystallinity.
  • the crystal phase is, for example, a silicon crystal structure.
  • the reaction site with lithium in SiO x is silicon or oxygen.
  • Silicon is a charge / discharge site that forms a weak covalent bond (metal bond) with lithium
  • oxygen is a trap site (irreversible capacity site) that forms a strong ionic bond with lithium.
  • Li pre-doping is a technique aimed at suppressing a reduction in reversible capacity by previously binding lithium to oxygen as a trap site.
  • Examples of the Li pre-doping technique include Li metal mixing, electrochemical doping (charging method), thermal reaction method, organic Li doping method (immersion method), and the like.
  • Li metal mixing is a method in which a Li metal foil or Li metal particles are contained in a battery cell.
  • Electrochemical dope is a method in which lithium is introduced into an electrode by charging and then a battery is assembled and completed.
  • the thermal reaction method is a method in which lithium and Si-containing material are doped with lithium by mixing and baking lithium and Si-containing material.
  • the organic Li doping method is a method of doping lithium by immersing a Si-containing material in an organic lithium solution.
  • Li pre-doping techniques other than thermal reaction methods depend on self-internal diffusion of lithium, a considerable amount of lithium bonded to silicon remains.
  • Lithium bonded to silicon is a shallow donor bond of 33 meV in terms of semiconductor and interstitial diffusion in silicon, so that the bond is easily separated and eluted even at room temperature (26 meV).
  • Li pre-doping techniques other than the thermal reaction method lithium easily leaks out from the Lix-doped SiO x electrode or powder, electrode brittleness, and solidification of the coating mixture slurry due to reaction with the binder ( Various adverse effects such as “Mix solidification”) and hydrogen generation due to reaction with moisture have occurred, making practical application difficult.
  • heat treatment is performed at a predetermined temperature after Li pre-doping.
  • the purpose of the heat treatment is to bond lithium to oxygen.
  • electrochemical doping or organic Li doping it is easy to insert lithium into SiO x, but it should preferentially hop Si sites where lithium moves easily at room temperature and hardly reach oxygen sites.
  • thermal reaction method a high temperature of 600 ° C. or higher (preferably about 800 ° C.) is required to insert metal Li into silicon, but SiO x itself is altered (Li silicate crystallization).
  • the Li-containing SiO x of the present technology obtained by such heat treatment substantially does not contain a compound phase of silicon and lithium, contains an amorphous phase containing silicon and oxygen, and ionic bonds between lithium and O It is what forms.
  • XPS analysis if the peak derived from the binding component of silicon and lithium is not observed or is observed very weakly, it means that “the compound phase of silicon and lithium is not substantially included”.
  • the Li-containing SnO x of the present technology is substantially free of a compound phase of tin and lithium, includes an amorphous phase containing tin and oxygen, and lithium forms an ionic bond with oxygen. .
  • the Si- or Sn-containing material may be used as an active material in the form of particles. Since Si or Sn containing material contains lithium stably, handling in air
  • An aggregate of a plurality of particles is referred to as “powder” or “powder”.
  • the Si or Sn-containing particles may be either primary particles or secondary particles. Examples of the shape of the particles include a spherical shape, an ellipsoidal shape, a needle shape, a plate shape, a scale shape, a tube shape, a wire shape, a rod shape (rod shape), and an indefinite shape. is not. Two or more kinds of particles may be used in combination.
  • the spherical shape includes not only a true spherical shape but also a shape in which the true spherical shape is slightly flattened or distorted, a shape in which irregularities are formed on the true spherical surface, or a shape in which these shapes are combined.
  • the ellipsoidal shape is not only a strict ellipsoidal shape, but a strict ellipsoidal shape that is slightly flattened or distorted, a shape in which irregularities are formed on a strict ellipsoidal surface, or a combination of these shapes.
  • the shape is also included.
  • the form of the particles may be a structure embedded in a different substance.
  • Si or Sn-containing particles are embedded in carbon, or porous conductors (carbon, metal, conductive ceramics, metal-coated porous materials) are Si or Sn-containing particles. Also included are shapes with embedded.
  • the Si- or Sn-containing material may have a covering portion that covers at least a part of the particle surface.
  • the covering portion includes at least one of carbon, hydroxide, oxide, carbide, nitride, fluoride, hydrocarbon compound, and organic polymer compound.
  • the method for producing a Si- or Sn-containing material according to the first embodiment performs heat treatment at a predetermined temperature after performing Li pre-doping on SiO x or SnO y particles.
  • Li stabilization Li elution can be suppressed (Li stabilization) without altering SiO x .
  • the present technology is effective for Li pre-doping into powder, and stable in the atmosphere when Li pre-doped SiO x powder (Si-containing material) or Li pre-doped SiO y powder is used as an active material. It is a technology that enables handling.
  • SiO x powder (SiO x powder)
  • the SiO x powder is formed, for example, by mixing Si and SiO 2 and baking at a high temperature of 1400 ° C. or higher.
  • Li pre-doping process organic Li solution immersion method
  • a solution in which metallic lithium and a polycyclic aromatic compound (such as naphthalene) are dissolved in a chain ether compound (such as N-butyl methyl ether) is prepared.
  • a chain ether compound such as N-butyl methyl ether
  • SiO x powder is added to this solution to react, and after the reaction, Li pre-doped SiO x powder is obtained by drying.
  • the bonding state of lithium in the Li pre-doped SiO x can be controlled by the heat treatment temperature and time.
  • the heat treatment temperature is preferably more than 300 ° C. and less than 600 ° C., more preferably 400 ° C. or more and less than 600 ° C.
  • the temperature of the heat treatment exceeds 300 ° C.
  • the Li—Si bonding component decreases and the Si—O—Li bonding component increases.
  • the temperature of the heat treatment is 600 ° C. or higher, crystallization (Li 2 SiO 3 crystallization) proceeds, the internal structure of the Li pre-doped SiO x changes greatly, and the cycle characteristics deteriorate.
  • the heat treatment temperature is preferably 300 ° C. or higher and lower than 600 ° C.
  • the upper limit of the heat treatment time is specified, typically, for example, it is preferably 24 hours or less.
  • the lithium content (Li pre-doping amount) with respect to the total amount of silicon, oxygen, and lithium is preferably 10 atomic percent or more and less than 34 atomic percent. This is because when the lithium content is 34 atom% or more, SiO x causes a reduction reaction and an unstable Si-containing material is easily formed.
  • the Li pre-doping step may be performed by the following naphthalene catalyst cycle method.
  • Li naphthalenide of the formula (1) starts from a reaction in which naphthalene reacts with metal Li to form Li naphthalenide ([C 10 H 8 ] ⁇ Li + ).
  • the resulting Li Nafutarenido lithium by be in contact with the active material such as SiO x is doped into SiO x, returns to naphthalene (formula (2))
  • the required amount of Li is the same 780 g (the Li ingot is submerged, and can be replenished in the middle), but the amount of naphthalene is 1/100, 70 g
  • the amount of solvent can be reduced to 1/20 / 20L. Naphthalene and solvent can be recovered and reused.
  • a novel Si or Sn-containing material including a first element made of lithium and silicon or tin and a second element made of oxygen or fluorine can be provided.
  • This Si or Sn-containing material is suitable for use as a negative electrode active material.
  • this Si or Sn-containing material is used as the negative electrode active material, the cycle characteristics of the battery can be improved.
  • Si or Sn-containing material contains lithium in a stable state, Li elution can be suppressed, and as a result, hydrogen generation and solidification due to reaction with a binder (binder) are suppressed during electrode formation. it can.
  • This nonaqueous electrolyte secondary battery is, for example, a so-called lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium as an electrode reactant.
  • This non-aqueous electrolyte secondary battery is called a so-called cylindrical type, and a pair of strip-like positive electrode 21 and strip-like negative electrode 22 are laminated and wound inside a substantially hollow cylindrical battery can 11 via a separator 23. The wound electrode body 20 is rotated.
  • the battery can 11 is made of iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, an electrolytic solution as an electrolyte is injected and impregnated in the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23. In addition, a pair of insulating plates 12 and 13 are respectively disposed perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.
  • a battery lid 14 At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14, and a thermal resistance element (Positive16Temperature ⁇ Coefficient; PTC element) 16 are provided via a sealing gasket 17. It is attached by caulking. Thereby, the inside of the battery can 11 is sealed.
  • the battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11.
  • the safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14, and when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating, the disk plate 15A is reversed and wound with the battery lid 14. The electrical connection with the rotating electrode body 20 is cut off.
  • the sealing gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and the surface is coated with asphalt.
  • a center pin 24 is inserted in the center of the wound electrode body 20.
  • a positive electrode lead 25 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 21 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 22.
  • the positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.
  • the positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21A. Although not shown, the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one surface of the positive electrode current collector 21A.
  • the positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
  • the positive electrode active material layer 21B includes, for example, a positive electrode active material that can occlude and release lithium as an electrode reactant.
  • the positive electrode active material layer 21B may further contain an additive as necessary. As the additive, for example, at least one of a conductive agent and a binder can be used.
  • lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium phosphorous oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium are suitable. May be used in combination.
  • a lithium-containing compound containing lithium, a transition metal element, and oxygen (O) is preferable.
  • examples of such a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a layered rock salt structure shown in Formula (A) and a lithium composite phosphate having an olivine structure shown in Formula (B). Can be mentioned.
  • the lithium-containing compound includes at least one member selected from the group consisting of cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), and iron (Fe) as a transition metal element.
  • a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a layered rock salt type structure represented by the formula (C), formula (D), or formula (E), and a spinel type compound represented by the formula (F).
  • LiNi 0.50 Co 0.20 Mn 0.30 O 2 Li a CoO 2 (A ⁇ 1), Li b NiO 2 (b ⁇ 1), Li c1 Ni c2 Co 1-c2 O 2 (c1 ⁇ 1, 0 ⁇ c2 ⁇ 1), Li d Mn 2 O 4 (d ⁇ 1) or Li e FePO 4 (e ⁇ 1).
  • M1 represents at least one element selected from Group 2 to Group 15 excluding nickel (Ni) and manganese (Mn).
  • X represents Group 16 other than oxygen (O)) It represents at least one of elements and elements of group 17.
  • p, q, y, and z are 0 ⁇ p ⁇ 1.5, 0 ⁇ q ⁇ 1.0, 0 ⁇ r ⁇ 1.0, ⁇ 0.10 ⁇ y ⁇ 0.20 and 0 ⁇ z ⁇ 0.2.
  • M2 represents at least one element selected from Group 2 to Group 15.
  • a and b are 0 ⁇ a ⁇ 2.0 and 0.5 ⁇ b ⁇ 2.0. It is a value within the range.
  • M3 is cobalt (Co), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe ), Copper (Cu), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr) and tungsten (W) F
  • g, h, j and k are 0.8 ⁇ f ⁇ 1.2, 0 ⁇ g ⁇ 0.5, 0 ⁇ h ⁇ 0.5, g + h ⁇ 1, ⁇ 0.1 ⁇ j. ⁇ 0.2, 0 ⁇ k ⁇ 0.1
  • the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of f represents the value in the complete discharge state.
  • M4 is cobalt (Co), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W).
  • M, n, p and q are 0.8 ⁇ m ⁇ 1.2, 0.005 ⁇ n ⁇ 0.5, ⁇ 0.1 ⁇ p ⁇ 0.2, 0 ⁇ q ⁇ 0.1.
  • M5 is nickel (Ni), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W).
  • R, s, t, and u are in a range of 0.8 ⁇ r ⁇ 1.2, 0 ⁇ s ⁇ 0.5, ⁇ 0.1 ⁇ t ⁇ 0.2, and 0 ⁇ u ⁇ 0.1. (Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of r represents a value in a fully discharged state.)
  • M6 is cobalt (Co), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W).
  • V, w, x, and y are in the range of 0.9 ⁇ v ⁇ 1.1, 0 ⁇ w ⁇ 0.6, 3.7 ⁇ x ⁇ 4.1, and 0 ⁇ y ⁇ 0.1. (Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of v represents the value in a fully discharged state.)
  • Li z M7PO 4 (However, in formula (G), M7 is cobalt (Co), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti ), Vanadium (V), niobium (Nb), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W) and zirconium (Zr) Z represents a value in a range of 0.9 ⁇ z ⁇ 1.1, wherein the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of z is a value in a fully discharged state. Represents.)
  • positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium include inorganic compounds not containing lithium, such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, and MoS.
  • the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium may be other than the above.
  • the positive electrode material illustrated above may be mixed 2 or more types by arbitrary combinations.
  • binder examples include resin materials such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylonitrile (PAN), styrene butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC), and these resin materials. At least one selected from copolymers and the like mainly composed of is used.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PAN polyacrylonitrile
  • SBR styrene butadiene rubber
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • the conductive agent examples include carbon materials such as graphite, carbon black, and ketjen black, and one or more of them are used in combination.
  • a metal material or a conductive polymer material may be used as long as it is a conductive material.
  • the negative electrode 22 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A. Although not shown, the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 22A.
  • the negative electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
  • the negative electrode active material layer 22B contains a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium.
  • the negative electrode active material layer 22B may further contain additives such as a binder and a conductive agent as necessary.
  • the negative electrode active material is the Si or Sn-containing material according to the first embodiment described above.
  • binder examples include resin materials such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylonitrile (PAN), styrene butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC), and these resin materials. At least one selected from copolymers and the like mainly composed of is used.
  • the conductive agent the same carbon material as in the case of the positive electrode active material layer can be used.
  • the separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes.
  • the separator 23 is made of, for example, a porous film made of a resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, and may have a structure in which two or more kinds of these porous films are laminated.
  • a porous film made of polyolefin is preferable because it is excellent in the effect of preventing short circuit and can improve the safety of the battery due to the shutdown effect.
  • polyethylene is preferable as a material constituting the separator 23 because it can obtain a shutdown effect within a range of 100 ° C.
  • the porous film may have a structure of three or more layers in which a polypropylene layer, a polyethylene layer, and a polypropylene layer are sequentially laminated.
  • the separator 23 may be provided with a resin layer on one side or both sides of a porous film as a base material.
  • the resin layer is a porous matrix resin layer on which an inorganic substance is supported. Thereby, oxidation resistance can be obtained and deterioration of the separator 23 can be suppressed.
  • the matrix resin for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), hexafluoropropylene (HFP), polytetrafluoroethylene (PTFE), or the like can be used, and a copolymer thereof can also be used.
  • a metal, a semiconductor, or an oxide or nitride thereof can be given.
  • the metal include aluminum (Al) and titanium (Ti)
  • examples of the semiconductor include silicon and boron (B).
  • a thing with substantially no electroconductivity and a large heat capacity is preferable. This is because a large heat capacity is useful as a heat sink during heat generation of the current, and the thermal runaway of the battery can be further suppressed.
  • inorganic substances examples include alumina (Al 2 O 3 ), boehmite (alumina monohydrate), talc, boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), titanium dioxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ). x ) oxides or nitrides.
  • the particle size of the inorganic substance is preferably in the range of 1 nm to 10 ⁇ m. If it is smaller than 1 nm, it is difficult to obtain, and even if it can be obtained, it is not worth the cost. If it is larger than 10 ⁇ m, the distance between the electrodes becomes large, and a sufficient amount of active material cannot be obtained in a limited space, resulting in a low battery capacity.
  • a slurry composed of a matrix resin, a solvent, and an inorganic substance is applied on a base material (porous film), and is passed through a poor solvent for the matrix resin and a parent solvent bath for the solvent. It can be formed by separating and then drying.
  • the puncture strength of the separator 23 is preferably within a range of 100 gf to 1000 gf. More preferably, it is 100 gf to 480 gf. This is because if the piercing strength is low, a short circuit may occur, and if the piercing strength is high, the ionic conductivity decreases.
  • the air permeability of the separator 23 is preferably in the range of 30 sec / 100 cc to 1000 sec / 100 cc. More preferably, it is 30 sec / 100 cc to 680 sec / 100 cc. This is because when the air permeability is low, a short circuit may occur, and when the air permeability is high, the ion conductivity decreases.
  • the inorganic substance mentioned above may be contained in the porous membrane as a base material.
  • the separator 23 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte.
  • the electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent.
  • the electrolytic solution may contain a known additive in order to improve battery characteristics.
  • cyclic carbonates such as ethylene carbonate or propylene carbonate can be used, and it is preferable to use one of ethylene carbonate and propylene carbonate, particularly a mixture of both. This is because the cycle characteristics can be improved.
  • the solvent in addition to these cyclic carbonates, it is preferable to use a mixture of chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate or methylpropyl carbonate. This is because high ionic conductivity can be obtained.
  • the solvent preferably further contains 2,4-difluoroanisole or vinylene carbonate. This is because 2,4-difluoroanisole can improve discharge capacity, and vinylene carbonate can improve cycle characteristics. Therefore, it is preferable to use a mixture of these because the discharge capacity and cycle characteristics can be improved.
  • examples of the solvent include butylene carbonate, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3- Dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropironitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N-dimethyl Examples include imidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide, and trimethyl phosphate.
  • a compound obtained by substituting at least a part of hydrogen in these non-aqueous solvents with fluorine may be preferable because the reversibility of the electrode reaction may be improved depending on the type of electrode to be combined.
  • lithium salt As electrolyte salt, lithium salt is mentioned, for example, 1 type may be used independently, and 2 or more types may be mixed and used for it.
  • Lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate, lithium bisoxalate borate, or LiBr.
  • LiPF 6 is preferable because it can obtain high ion conductivity and can improve cycle characteristics.
  • lithium ions when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21B and inserted into the negative electrode active material layer 22B through the electrolytic solution.
  • lithium ions when discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode active material layer 22B and inserted into the positive electrode active material layer 21B through the electrolytic solution.
  • a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • a paste-like positive electrode mixture slurry is prepared.
  • this positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21 ⁇ / b> A, the solvent is dried, and the positive electrode active material layer 21 ⁇ / b> B is formed by compression molding with a roll press or the like, thereby forming the positive electrode 21.
  • a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry Is made.
  • the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22A, the solvent is dried, and the negative electrode active material layer 22B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 22 is manufactured.
  • the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by welding or the like.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound through the separator 23.
  • the front end of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the front end of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11, and the wound positive electrode 21 and negative electrode 22 are connected with the pair of insulating plates 12 and 13. It is housed inside the sandwiched battery can 11.
  • the electrolytic solution is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23.
  • the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end of the battery can 11 by caulking through a sealing gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 3 is obtained.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a configuration example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the third embodiment of the present technology.
  • This non-aqueous electrolyte secondary battery is a so-called flat type or square type, in which a wound electrode body 30 to which a positive electrode lead 31 and a negative electrode lead 32 are attached is housed in a film-like exterior member 40. It is possible to reduce size, weight and thickness.
  • the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are each led out from the inside of the exterior member 40 to the outside, for example, in the same direction.
  • the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are made of, for example, a metal material such as aluminum, copper, nickel, or stainless steel, and each have a thin plate shape or a mesh shape.
  • the exterior member 40 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order.
  • the exterior member 40 is disposed so that the polyethylene film side and the wound electrode body 30 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion bonding or an adhesive.
  • An adhesive film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 to prevent intrusion of outside air.
  • the adhesion film 41 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.
  • the exterior member 40 may be configured by a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.
  • a laminate film in which an aluminum film is used as a core and a polymer film is laminated on one or both sides thereof may be used.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VV of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG.
  • the wound electrode body 30 is obtained by stacking and winding a positive electrode 33 and a negative electrode 34 with a separator 35 and an electrolyte layer 36 interposed therebetween, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 37.
  • the positive electrode 33 has a structure in which a positive electrode active material layer 33B is provided on one or both surfaces of a positive electrode current collector 33A.
  • the negative electrode 34 has a structure in which a negative electrode active material layer 34B is provided on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B and the positive electrode active material layer 33B are arranged to face each other. Yes.
  • the configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, the negative electrode active material layer 34B, and the separator 35 are respectively the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B, and the negative electrode in the second embodiment. This is the same as the current collector 22A, the negative electrode active material layer 22B, and the separator 23.
  • the electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound serving as a holding body that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape.
  • the gel electrolyte layer 36 is preferable because high ion conductivity can be obtained and battery leakage can be prevented.
  • the composition of the electrolytic solution is the same as that of the secondary battery according to the second embodiment.
  • the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, and polysiloxane.
  • polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene or polyethylene oxide is preferable from the viewpoint of electrochemical stability.
  • the inorganic substance similar to the inorganic substance described in the description of the resin layer of the separator 23 in the second embodiment may be included in the gel electrolyte layer 36. This is because the heat resistance can be further improved.
  • a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 36.
  • the positive electrode lead 31 is attached to the end portion of the positive electrode current collector 33A by welding
  • the negative electrode lead 32 is attached to the end portion of the negative electrode current collector 34A by welding.
  • the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the electrolyte layer 36 is formed are laminated via a separator 35 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction, and a protective tape 37 is attached to the outermost peripheral portion.
  • the wound electrode body 30 is formed by bonding.
  • the wound electrode body 30 is sandwiched between the exterior members 40, and the outer edges of the exterior members 40 are sealed and sealed by heat fusion or the like.
  • the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 5 and 6 is obtained.
  • this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are produced as described above, and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached to the positive electrode 33 and the negative electrode 34. Next, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are laminated and wound via the separator 35, and a protective tape 37 is adhered to the outermost peripheral portion to form a wound body. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 40, and the outer peripheral edge except for one side is heat-sealed to form a bag shape, which is then stored inside the exterior member 40.
  • an electrolyte composition including a solvent, an electrolyte salt, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and the exterior member Inject into 40.
  • the opening of the exterior member 40 is heat-sealed in a vacuum atmosphere and sealed.
  • the gelled electrolyte layer 36 is formed by applying heat to polymerize the monomer to obtain a polymer compound.
  • the secondary battery shown in FIGS. 5 and 6 is obtained.
  • the electronic device 400 includes an electronic circuit 401 of the electronic device body and a battery pack 300.
  • the battery pack 300 is electrically connected to the electronic circuit 401 via the positive terminal 331a and the negative terminal 331b.
  • the electronic device 400 has a configuration in which the battery pack 300 is detachable by a user.
  • the configuration of the electronic device 400 is not limited to this, and the battery pack 300 is built in the electronic device 400 so that the user cannot remove the battery pack 300 from the electronic device 400. May be.
  • the positive terminal 331a and the negative terminal 331b of the battery pack 300 are connected to the positive terminal and the negative terminal of a charger (not shown), respectively.
  • the positive terminal 331a and the negative terminal 331b of the battery pack 300 are connected to the positive terminal and the negative terminal of the electronic circuit 401, respectively.
  • the electronic device 400 for example, a notebook personal computer, a tablet computer, a mobile phone (for example, a smartphone), a portable information terminal (Personal Digital Assistant: PDA), a display device (LCD, EL display, electronic paper, etc.), imaging, etc.
  • Devices eg digital still cameras, digital video cameras, etc.
  • audio equipment eg portable audio players
  • game machines cordless phones, e-books, electronic dictionaries, radio, headphones, navigation systems, memory cards, pacemakers, hearing aids, Electric tools, electric shavers, refrigerators, air conditioners, TVs, stereos, water heaters, microwave ovens, dishwashers, washing machines, dryers, lighting equipment, toys, medical equipment, robots, road conditioners, traffic lights Etc.
  • the electronic circuit 401 includes, for example, a CPU, a peripheral logic unit, an interface unit, a storage unit, and the like, and controls the entire electronic device 400.
  • the battery pack 300 includes an assembled battery 301 and a charge / discharge circuit 302.
  • the assembled battery 301 is configured by connecting a plurality of secondary batteries 301a in series and / or in parallel.
  • the plurality of secondary batteries 301a are connected, for example, in n parallel m series (n and m are positive integers).
  • FIG. 7 shows an example in which six secondary batteries 301a are connected in two parallel three series (2P3S).
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the second or third embodiment is used as the secondary battery 301a.
  • the charging / discharging circuit 302 controls charging of the assembled battery 301.
  • the charging / discharging circuit 302 controls the discharging of the electronic device 400.
  • a power storage system including a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the second or third embodiment in a power storage device will be described.
  • This power storage system may be anything as long as it uses power, and includes a simple power device.
  • This power system includes, for example, a smart grid, a home energy management system (HEMS), a vehicle, and the like, and can also store electricity.
  • HEMS home energy management system
  • This power storage system 100 is a residential power storage system, from a centralized power system 102 such as a thermal power generation 102a, a nuclear power generation 102b, and a hydropower generation 102c through a power network 109, an information network 112, a smart meter 107, a power hub 108, etc. Electric power is supplied to the power storage device 103. At the same time, power is supplied to the power storage device 103 from an independent power source such as the home power generation device 104. The electric power supplied to the power storage device 103 is stored. Electric power used in the house 101 is fed using the power storage device 103. The same power storage system can be used not only for the house 101 but also for buildings.
  • the house 101 is provided with a home power generation device 104, a power consumption device 105, a power storage device 103, a control device 110 that controls each device, a smart meter 107, a power hub 108, and a sensor 111 that acquires various information.
  • Each device is connected by a power network 109 and an information network 112.
  • a solar cell, a fuel cell, or the like is used as the home power generation device 104, and the generated power is supplied to the power consumption device 105 and / or the power storage device 103.
  • the power consuming device 105 is a refrigerator 105a, an air conditioner 105b, a television receiver 105c, a bath 105d, or the like.
  • the electric power consumption device 105 includes an electric vehicle 106.
  • the electric vehicle 106 is an electric vehicle 106a, a hybrid car 106b, an electric motorcycle 106c, or the like.
  • the power storage device 103 includes the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the second or third embodiment.
  • the smart meter 107 has a function of measuring the usage amount of commercial power and transmitting the measured usage amount to an electric power company.
  • the power network 109 may be any one or a combination of DC power supply, AC power supply, and non-contact power supply.
  • the various sensors 111 are, for example, human sensors, illuminance sensors, object detection sensors, power consumption sensors, vibration sensors, contact sensors, temperature sensors, infrared sensors, and the like. Information acquired by various sensors 111 is transmitted to the control device 110. Based on the information from the sensor 111, the weather state, the state of a person, and the like can be grasped, and the power consumption device 105 can be automatically controlled to minimize the energy consumption. Furthermore, the control device 110 can transmit information regarding the house 101 to an external power company or the like via the Internet.
  • the power hub 108 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion.
  • the communication method of the information network 112 connected to the control device 110 includes a method using a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transceiver), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi.
  • a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transceiver), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi.
  • the Bluetooth (registered trademark) system is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication.
  • ZigBee uses a physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Electronics) 802.15.4. IEEE 802.15.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.
  • the control device 110 is connected to an external server 113.
  • the server 113 may be managed by any one of the house 101, the power company, and the service provider.
  • the information transmitted and received by the server 113 is, for example, information related to power consumption information, life pattern information, power charges, weather information, natural disaster information, and power transactions. These pieces of information may be transmitted / received from a power consuming device in the home (for example, a television receiver) or may be transmitted / received from a device outside the home (for example, a mobile phone). Such information may be displayed on a device having a display function, such as a television receiver, a mobile phone, or a PDA (Personal Digital Assistant).
  • a display function such as a television receiver, a mobile phone, or a PDA (Personal Digital Assistant).
  • the control device 110 that controls each unit includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and is stored in the power storage device 103 in this example.
  • the control device 110 is connected to the power storage device 103, the home power generation device 104, the power consumption device 105, the various sensors 111, the server 113 and the information network 112, and adjusts, for example, the amount of commercial power used and the amount of power generation. It has a function. In addition, you may provide the function etc. which carry out an electric power transaction in an electric power market.
  • the power generated by the home power generation device 104 is supplied to the power storage device 103.
  • the power generated by the home power generation device 104 can be stored. Therefore, even if the generated power of the home power generator 104 fluctuates, it is possible to control the amount of power to be sent to the outside or to discharge as much as necessary.
  • the electric power obtained by solar power generation is stored in the power storage device 103, and midnight power with a low charge is stored in the power storage device 103 at night, and the power stored by the power storage device 103 is discharged during a high daytime charge. You can also use it.
  • control device 110 is stored in the power storage device 103 .
  • control device 110 may be stored in the smart meter 107 or may be configured independently.
  • the power storage system 100 may be used for a plurality of homes in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.
  • the hybrid vehicle 200 is a hybrid vehicle that employs a series hybrid system.
  • the series hybrid system is a vehicle that runs on the power driving force conversion device 203 using electric power generated by a generator that is driven by an engine or electric power that is temporarily stored in a battery.
  • the hybrid vehicle 200 includes an engine 201, a generator 202, a power driving force conversion device 203, driving wheels 204a, driving wheels 204b, wheels 205a, wheels 205b, a battery 208, a vehicle control device 209, various sensors 210, and a charging port 211. Is installed.
  • the battery 208 the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the second or third embodiment is used.
  • Hybrid vehicle 200 travels using electric power / driving force conversion device 203 as a power source.
  • An example of the power driving force conversion device 203 is a motor.
  • the electric power / driving force converter 203 is operated by the electric power of the battery 208, and the rotational force of the electric power / driving force converter 203 is transmitted to the driving wheels 204a and 204b.
  • DC-AC DC-AC
  • AC-DC conversion AC-DC conversion
  • the power driving force converter 203 can be applied to either an AC motor or a DC motor.
  • the various sensors 210 control the engine speed via the vehicle control device 209 and control the opening (throttle opening) of a throttle valve (not shown).
  • the various sensors 210 include a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.
  • the rotational force of the engine 201 is transmitted to the generator 202, and the electric power generated by the generator 202 by the rotational force can be stored in the battery 208.
  • the resistance force at the time of deceleration is applied as a rotational force to the power driving force conversion device 203, and the regenerative electric power generated by the power driving force conversion device 203 by this rotational force is used as the battery 208. Accumulated in.
  • the battery 208 is connected to an external power source of the hybrid vehicle 200 via the charging port 211, so that it is possible to receive power from the external power source using the charging port 211 as an input port and store the received power. is there.
  • an information processing apparatus that performs information processing related to vehicle control based on information related to the nonaqueous electrolyte secondary battery may be provided.
  • an information processing apparatus for example, there is an information processing apparatus that displays a battery remaining amount based on information on the remaining amount of a nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the series hybrid vehicle that runs on the motor using the electric power generated by the generator that is driven by the engine or the electric power that is temporarily stored in the battery has been described as an example.
  • the present technology is also effective for a parallel hybrid vehicle that uses both engine and motor outputs as drive sources and switches between the three modes of running with only the engine, running with only the motor, and running with the engine and motor. Applicable.
  • the present technology can be effectively applied to a so-called electric vehicle that travels only by a drive motor without using an engine.
  • XPS X-ray Photoelectron Spectroscopy
  • XRD X-ray diffraction
  • Raman spectroscopy the following apparatuses were used for XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), XRD (X-ray diffraction) and Raman spectroscopy.
  • Li pre-doped negative electrode reference example
  • ii Heat-treated Li pre-doped negative electrode iii Heat-treated Li pre-doped SiO x powder
  • iv Heat treated Li pre-doped SiO x powder example of different Li pre-doping methods
  • the negative electrode active material layer is formed on the copper foil by drying at 425 ° C. in a vacuum firing furnace, thereby forming the negative electrode. Obtained.
  • this negative electrode was punched into a circular shape having a diameter of 15 mm and then compressed by a press. As a result, a target negative electrode (referred to as “SiO x negative electrode”) was obtained.
  • counter electrode Li coin cell A coin-shaped half-cell (hereinafter referred to as “counter electrode Li coin cell”) of 2016 size (diameter 20 mm, height 1.6 mm) using the negative electrode containing the Si-containing material as a working electrode and a Li metal foil as a counter electrode.
  • counter electrode Li coin cell A coin-shaped half-cell (hereinafter referred to as “counter electrode Li coin cell”) of 2016 size (diameter 20 mm, height 1.6 mm) using the negative electrode containing the Si-containing material as a working electrode and a Li metal foil as a counter electrode.
  • a Li metal foil punched into a circular shape with a diameter of 15 mm was prepared as a counter electrode.
  • a microporous film made of polyethylene was prepared as a separator.
  • LiPF 6 manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.
  • EC ethylene carbonate
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • the produced positive electrode and negative electrode were laminated through a microporous film to form a laminate, and a nonaqueous electrolyte solution was accommodated in the exterior cup and the exterior can together with the laminate and caulked via a gasket. This obtained the target counter electrode Li coin cell.
  • Example 2 The negative electrode which gave Li pre dope by the organic Li dope method as follows was produced. Except for the above, a Li coin battery cell was fabricated in the same manner as Sample 1.
  • Li naphthalenide immersion method (organic Li doping method) 50 cc of N-butyl methyl ether and 1.6 g of naphthalene were mixed and stirred, and naphthalene was dissolved to prepare a colorless and transparent solution.
  • 0.1 g of Li foil with a thickness of 0.8 mm was mixed with the above solution and stirred for 5 hours with a stirrer to synthesize a Li naphthalenide solution.
  • the SiO x negative electrode was put into the solution and reacted for 24 hours. The above operation was performed in an Ar-substituted glove box. After the reaction, the Li-doped SiO x negative electrode was taken out, filtered in a dry room and washed with DMC, and then vacuum-dried at 80 ° C. This obtained the target negative electrode.
  • FIG. 10 shows charge / discharge curves (standardized with the initial charge capacity of 100%) for the SiO x electrodes of Sample 1 and Sample 2. From the comparison of charge / discharge curves for Sample 1 and Sample 2, it was found that the initial efficiency was improved from 64% to 81% by applying Li pre-doping.
  • the plateau potential at the first charge was 0.06 to 0.1V. This is about the same as the plateau potential when the Si electrode is initially charged.
  • the plateau potential at the first charge was 0.2 to 0.3V.
  • the plateau potential during charging after the second cycle is stable at 0.2 to 0.3 V regardless of whether or not Li pre-doping is present.
  • Example 1-1 [Ii Evaluation of heat-treated Li pre-doped negative electrode] ⁇ Example 1-1> The negative electrode which carried out Li pre dope by the method similar to the sample 2 was subjected to the following heat processing, and the target negative electrode was obtained. Using this negative electrode, a Li coin battery cell was produced in the same manner as in Sample 2.
  • the negative electrode subjected to Li pre-doping was heat-treated at a predetermined temperature (400 ° C.) for 1 hour using an Ar-substituted atmosphere furnace. After the heat treatment, surface side reactants (lithium carbonate, lithium hydroxide, organic reactant) were removed by washing with water and DMC. This obtained the target negative electrode.
  • FIG. 11 shows charge / discharge curves for Sample 2, Example 1-1, and Comparative Examples 1-1 to 1-2.
  • Table 1 shows the OCV (0.9 Vcut) and initial efficiency before charging for Sample 1 to Sample 2, Example 1-1, and Comparative Example 1-1 to Comparative Example 1-2.
  • Example 1-1 and Comparative Example 1-1 in which heat treatment was performed at 300 ° C. or higher the plateau potential at the first charge was changed to 0.2 to 0.3 V, and the OCV was also greatly increased. On the other hand, the initial efficiency is maintained at 80% or more. From these facts, it is considered that the chemical potential of the Li pre-doped SiO x is greatly changed by the heat treatment at 300 ° C.
  • FIG. 12 shows a graph in which the capacity retention rate is plotted against the number of cycles for Sample 2 and Example 1-1. In Example 1-1, improvement in cycle characteristics was confirmed. Since the improvement of the maintenance rate of the initial cycle up to 20 cycles is the main, it is considered that the stabilization of lithium by heat treatment works effectively.
  • Li pre-doped SiO x powder [Iii Evaluation of heat-treated Li pre-doped SiO x powder]
  • the Li pre-doped SiO x powder that has not been heat-treated reacts violently with moisture, reacts with a binder such as polyimide or PVDF that generates hydrogen (bubbles), and solidifies when forming a negative electrode mixture slurry. It has been found that there are drawbacks such as inability to apply to copper foil.
  • Li stabilization by heat treatment it is preferable to perform the above-described Li stabilization by heat treatment on the Li pre-doped SiO x powder because it can be easily handled in the atmosphere like a normal active material.
  • the heat-treated Li pre-doped SiO x powder was evaluated.
  • Example 2-1 An SiO x powder subjected to Li pre-doping by the same organic Li doping method as Sample 2 was obtained. That is, SiO x powder was put into a Li naphthalinide solution and reacted for 24 hours, followed by filtration and DMC washing, followed by vacuum drying at 80 ° C. Thereby, Li pre-doped SiO x powder was obtained. In addition, in the above-mentioned process, it adjusted so that Li doping amount might be 15 atomic%.
  • the Li pre-doped SiO x powder was put in an infrared vacuum furnace and subjected to a heat treatment at 400 ° C. for 1 hour. As a result, a Li pre-doped SiO x powder subjected to the intended heat treatment was obtained.
  • Example 2-2> A heat-treated Li pre-doped SiO x powder was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the heat treatment temperature was changed to 500 ° C.
  • FIG. 13 shows the Si2p spectrum of the powder.
  • FIG. 14 shows the fitting curve of the Si2p spectrum for the powder.
  • Table 2 shows the bonding states of Li, Si, and O that can be seen from the XPS spectrum.
  • Table 3 and FIG. 15 show component ratios determined from XPS.
  • Example 2-1 As the treatment temperature increased, the SiO 2 peak almost disappeared in Comparative Example 2-5 that was heat-treated at 300 ° C., and the Li x Si y peak almost disappeared in Example 2-1 that was heat-treated at 400 ° C. At the same time as the disappearance of the Li x Si y peak, the peak of Li silicate increased. From these, it was confirmed that the Li—Si bond was converted to the Si—O—Li bond by the heat treatment. Note that changes in the plateau potential and OCV during the initial charge of the heat treatment performed at 300 ° C. or higher described in Example 2-1 indicate that this Li—Si bond is changed to the Si—O—Li bond. Suggests conversion.
  • Example 2-2 which was heat-treated at 500 ° C., the peak of 100.3 eV was the main component, so it is considered that a Li 4 SiO 4 (100.3 eV) -like structure was formed as the potential state. Since SiO x before Li pre-doping has a complicated phase-separated amorphous structure as shown in FIG. 1, it is an amorphous structure in which lithium is coordinated to the oxygen site of the SiO 4 tetrahedron rather than pure Li 4 SiO 4. Can be guessed.
  • Comparative Example 2-5 which was heat-treated at 600 ° C., the peak of 101.5 eV is the main component, and it is considered that a Li 2 Si 2 O 5 (101.5 eV) -like structure is formed as the potential state. It is done.
  • heat treatment is performed at a higher temperature (for example, 800 ° C.), the structure changes to a Li 2 SiO 3 (102.7 eV) -like structure similar to SiO 2 .
  • FIG. 16 shows the XRD pattern of the powder.
  • the XRD pattern in the heat treatment at 100 ° C. to 500 ° C., no change was observed in the amorphous state, and the Li 2 Si 2 O 5 crystal pattern was observed in the heat treatment at 600 ° C. (Comparative Example 2-5). From the above, it is conceivable that a temperature of less than 600 ° C. is effective for Si—O—Li bond formation by Li re-diffusion heat treatment. When heat treatment is performed at 600 ° C., it is crystallized, the internal structure is greatly changed, and is already different from Li plastic doped SiO x .
  • Example 2-1 to Example 2-2, Comparative Example 2-2 to Comparative Example 2-5 preparation of a negative electrode mixture slurry (“Mix formation”) was performed in the same manner as Sample 1. This was applied to a copper foil to produce an electrode. In addition, an electrode was prepared in the same manner by changing the binder to an aqueous binder. In this production process, “generation of hydrogen during water washing” and “confirmation of binder state (confirmation of solidification)” were performed.
  • Comparative Example 2 and Comparative Examples 2-3 to 2-5 subjected to heat treatment at 100 ° C. to 300 ° C., bubbles were generated during washing with water and the binder was solidified, so that Mix could not be formed.
  • Examples 2-1 to 2-2 where heat treatment was performed at 400 ° C. to 500 ° C., bubbles were not generated during water washing, and Mix formation was possible. This is the result suggested by the XPS results. That is, it is considered that Li elution was suppressed by the disappearance of Li x Si y by heat treatment at 400 ° C. or higher.
  • Example 3-1 A negative electrode containing Li pre-doped SiO x powder (Example 2-1) that was heat-treated at 400 ° C. was produced. Next, using this as a working electrode, a counter electrode Li coin cell was produced in the same manner as in Sample 1.
  • FIG. 17 shows the initial charge / discharge curve for Example 3-1.
  • the initial efficiency is 81% (the Li preparation target is 84%), which is close to the target, and the plateau potential at the initial charge is 0.22 V. Therefore, lithium is stably contained by “Li pre-doping + heat treatment”. It was confirmed that Li pre-doped SiO x was obtained.
  • Li pre-doped SiO x that stably contains lithium capable of suppressing Li elution can be obtained by heat treatment after Li pre-doping.
  • Lithium is doped into SiO x by electrochemical or organic Li doping, and then lithium is re-diffused by low-temperature heat treatment to bond lithium to oxygen.
  • lithium easily reacts with oxygen. Therefore, if sufficient re-diffusion temperature or diffusion time is given, it is possible to suppress Li elution without altering (crystallizing) SiO x .
  • the present technology is effective for Li doping of powder, and can be stably handled in the air and in a water-based binder using Li-doped SiO x powder as an active material.
  • the amount of doping can be controlled by the amount of metal Li input.
  • the oxidation-reduction potential of Li naphthalenide is about 0.3 V, even if the input Li amount is excessive, the Li doping amount is stopped at a certain upper limit due to the potential limitation, and an excess such as Li precipitation occurs. Doping is avoided (when Li precipitates, naphthalene reacts to remove Li precipitation).
  • the reaction solution was filtered, the container was sealed, Li-doped SiO x was taken out, DMC washed and filtered (repeated twice) in a dry room, and then vacuum dried at 80 ° C. As a result, a target Li pre-doped SiO x powder was obtained. In addition, in the above-mentioned process, it adjusted so that Li doping amount might be 15 atomic%.
  • Li pre-doped SiO x powder was heat-treated at 400 ° C. for 1 hour using an infrared vacuum furnace. After the heat treatment, surface side reactants (lithium carbonate, lithium hydroxide, organic reactant) were removed by washing with water and DMC. As a result, a Li pre-doped SiO x powder subjected to the intended heat treatment was obtained.
  • Example 3 (reference example)> A heat-treated Li-doped SiO x powder was obtained in the same manner as in Example 4-1, except that the Li-doping amount was changed (34 atomic%).
  • FIG. 18A shows the XRD pattern of the SiO x (before heat treatment) and Li pre-doping after the SiO x (before heat treatment).
  • FIG. 18B shows the Raman spectra of SiO x (before heat treatment) and Li pre-doping after the SiO x (before heat treatment).
  • Figure 19 shows an XRD pattern of SiO x (after heat treatment) and Li pre-doping after the SiO x (after heat treatment).
  • Li 34 atomic% doped product reacted vigorously with water without stabilization even after the heat treatment, and the battery could not be formed.
  • the XRD peak of LiOH seems to be caused by the reaction between the eluted Li and moisture.
  • SiO 2 can be converted to Si or SiO x by combining the naphthalene catalyst cycle method and heat treatment. (Formulas (4) and (5)). For example, if the Li penetration path is secured, even if this method is applied to a porous material or the like, it is possible to perform uniform reduction because Li can penetrate into the material.
  • the reaction mechanism is a catalyst cycle, it is possible to increase the speed by heating.
  • the activation energy is 5 to 10 kcal / mol, and the reaction rate increases about 8-fold from 20 ° C. to 50 ° C. (PJ Zandstra et al).
  • the reaction is limited to a reaction at room temperature for 24 hours from the viewpoint of ensuring safety.
  • the tact time can be reduced to a treatment of about 3 hours.
  • the present technology is not limited to this example.
  • the present technology can be applied to a thin film type all-solid battery or a bulk type all-solid battery.
  • the present technology is applied to cylindrical, flat, square, and coin-type batteries have been described, but the shape of the battery is not particularly limited.
  • the present invention can also be applied to a flexible battery mounted on a wearable terminal such as a smart watch, a head mounted display, or iGlass (registered trademark).
  • the present technology is applied to the battery having the winding structure.
  • the structure of the battery is not limited thereto, and the positive electrode and the negative electrode are folded.
  • the present technology can also be applied to a battery having a structure or a stacked structure.
  • the configuration in which the electrode includes the current collector and the active material layer has been described as an example.
  • the configuration of the electrode is not limited thereto.
  • the electrode may be composed of only the active material layer.
  • the present technology can also employ the following configurations.
  • a first element comprising silicon or tin;
  • a second element consisting of oxygen or fluorine,
  • a compound phase of the first element and the lithium is substantially not included, and an amorphous phase including the first element and the second element is included, and the lithium is an ion between the second element and the second element.
  • a negative electrode active material forming a bond.
  • the negative electrode active material according to (1), wherein the second element is the oxygen-containing lithium-containing SiO x (0.33 ⁇ x ⁇ 2) or lithium-containing SnO y (0.33 ⁇ y ⁇ 2).
  • the negative electrode active material according to any one of (1) to (3) which is a particle.
  • (5) Having a coating that covers at least a portion of the particle surface;
  • (6) (1) The negative electrode which has a negative electrode active material layer containing the negative electrode active material in any one of (5).
  • a positive electrode; A negative electrode, With electrolyte The said negative electrode is a battery which has a negative electrode active material layer containing the negative electrode active material in any one of (1) to (5).
  • the battery according to (7) is provided, A power storage device that supplies electric power to an electronic device connected to the battery.
  • a power information control device that transmits and receives signals to and from other devices via a network, The power storage device according to (14), wherein charge / discharge control of the battery is performed based on information received by the power information control device.
  • the battery according to (7) is provided, An electric power system that receives electric power from the battery or supplies electric power to the battery from a power generation device or an electric power network

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

　負極は負極活物質を含む。負極活物質は、リチウムと、ケイ素またはスズからなる第１の元素と、酸素またはフッ素からなる第２の元素とを含み、第１の元素とリチウムとの化合物相を実質的に含まず、第１の元素および第２の元素を含むアモルファス相を含み、リチウムが第２の元素との間にイオン結合を形成しているものである。

Description

負極活物質およびその製造方法、負極、ならびに電池
　本技術は、負極活物質およびその製造方法、負極、ならびに電池に関する。
　近年では、リチウムイオン二次電池の高容量化が、強く求められている。炭素材料に比べて高容量な負極活物質として、Ｓｉ（ケイ素）含有材料またはＳｎ（スズ）含有材料の開発が進められている。しかしながら、ＳｉまたはＳｎ含有材料を用いた場合、サイクル特性に問題を抱えている。
　ＳｉまたはＳｎ含有材料のうち、サイクル特性が比較的良好なものとしては、ＳｉＯx（シリコン酸化物）が挙げられる。ＳｉＯxは、酸素とＳｉとの間の結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合）の安定性によって、膨張収縮による構造崩壊を抑制できる利点を有する。一方、ＳｉＯxは、酸素によるＬｉトラップ現象が生じ、放電時にシリコン酸化物から放出するＬｉ量が減少してしまう（「Ｌｉロス」という）大きな欠点を有する。例えば、シリコン酸化物では、酸素とほぼ同モル比のＬｉロスが発生し、初回効率が低下してしまう。
　酸素導入されたＳｉ含有材料は、酸素を導入する利点に相反する上記の欠点を有する。このため、酸素導入されたＳｉ含有材料では、Ｌｉロスを避けることが難しい。したがって、Ｌｉロスを補填する技術が検討されている。Ｌｉロス補填技術として、例えば、予めリチウムをＳｉ含有材料またはＳｉ含有材料を含む電極などに含ませること（「Ｌｉプレドープ」という）などが行われている。同様に、Ｓｎ含有材料でもＬｉプレドープなどが行われている。
　例えば、特許文献１～３では、負極活物質にリチウムを含有させた材料（リチウムとスズとの複合酸化物、リチウムを含有するＳｉ酸化物など）を用いている。特許文献４では、ＳｉＯ、ＳｎＯなどを、リチウムが溶解された液体アンモニウム溶液中に浸漬させて、リチウム化することが行われている。
　特許文献５では、ＳｉＯ、ＳｎＯなどを、リチウムおよび多環芳香族化合物を鎖状モノエーテルに溶解した溶液に浸漬させることによって、ＳｉＯ、ＳｎＯなどにリチウムを吸蔵させることが行われている。特許文献６では、ケイ素の粒子を負極集電体に担持させたのち、リチウムを蒸着させ吸蔵させることにより前駆体層を形成した後、前駆体層を加熱することにより、リチウムおよびケイ素を含む活物質粒子を互いに焼結または結着させている。
特許第２８８７６３２号公報 特許第２９９７７４１号公報 特許第３０７９３４４号公報 特許第３６０８９０４号公報 特開２００５－１０８８２６号公報 特許第４１９３１４１号公報
　本技術の目的は、電池のサイクル特性を向上させることが可能な、負極活物質およびその製造方法、負極、ならびに電池を提供することにある。
　上述の課題を解決するために、第１の技術は、リチウムと、ケイ素またはスズからなる第１の元素と、酸素またはフッ素からなる第２の元素とを含み、第１の元素とリチウムとの化合物相を実質的に含まず、第１の元素および第２の元素を含むアモルファス相を含み、リチウムが第２の元素との間にイオン結合を形成している負極活物質である。
　第２の技術は、負極活物質を含む負極活物質層を有し、負極活物質は、リチウムと、ケイ素またはスズからなる第１の元素と、酸素またはフッ素からなる第２の元素とを含み、第１の元素とリチウムとの化合物相を実質的に含まず、第１の元素および第２の元素を含むアモルファス相を含み、リチウムが第２の元素との間にイオン結合を形成しているものである負極である。
　第３の技術は、正極と、負極と、電解質とを備え、負極は、負極活物質を含む負極活物質層を有し、負極活物質は、リチウムと、ケイ素またはスズからなる第１の元素と、酸素またはフッ素からなる第２の元素とを含み、第１の元素とリチウムとの化合物相を実質的に含まず、第１の元素および第２の元素を含むアモルファス相を含み、リチウムが第２の元素との間にイオン結合を形成しているものである電池である。
　第４の技術は、ケイ素またはスズからなる第１の元素と、酸素またはフッ素からなる第２の元素とを含むＳｉまたはＳｎ含有粒子にリチウムをドーピングして、Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子を得ることと、Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子に熱処理を施すこととを含み、熱処理は、３００℃以上６００℃未満である負極活物質の製造方法である。
　本技術によれば、電池のサイクル特性を向上させることが可能な、新規な負極活物質およびその製造方法を実現できる。同様に、電池のサイクル特性を向上させることができる電池を実現できる。
ＳｉＯxの構造モデルの一例を示す模式図である。 ＳｉＯxのＬｉ反応サイトを説明するための模式図である。 本技術の第２の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例を示す断面図である。 図３に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。 本技術の第３の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。 図５のＶ－Ｖ線に沿った巻回電極体の断面図である。 本技術の第４の実施形態に係る電池パックおよび電子機器の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第５の実施形態に係る蓄電システムの一構成例を示す概略図である。 本技術の第６の実施形態に係る電動車両の一構成を示す概略図である。 サンプル１およびサンプル２についての充放電カーブを示すグラフである。 サンプル２、実施例１－１、および比較例１－１～比較例１－２の充放電カーブを示すグラフである。 サイクル数に対して容量維持率をプロットしたグラフである。 実施例２－１～実施例２－２および比較例２－１～比較例２－５についてのＸＰＳのＳｉ２ｐスペクトルである。 図１３のＳｉ２ｐスペクトルのフィッティングカーブである。 ＸＰＳから求めた成分比率を示すグラフである。 実施例２－１～実施例２－２および比較例２－１～比較例２－５についてのＸＲＤパターンである。 実施例３－１についての充放電カーブを示すグラフである。 実施例４－１、比較例４－１、サンプル３についてのＸＲＤパターン、ラマン分光スペクトルを示すグラフである。 実施例４－１、比較例４－１、サンプル３についてのＸＲＤパターンを示すグラフである。
　本技術の実施形態について以下の順序で説明する。
１　第１の実施形態（ＳｉまたはＳｎ含有材料の例）
２　第２の実施形態（円筒型電池の例）
３　第３の実施形態（扁平型電池の例）
４　第４の実施形態（電池パックおよび電子機器の例）
５　第５の実施形態（蓄電システムの例）
６　第６の実施形態（電動車両の例）
＜１．第１の実施形態＞
［ＳｉまたはＳｎ含有材料の構成］
　以下、本技術の第１の実施形態に係るＳｉまたはＳｎ含有材料の構成の一例について説明する。
　第１の実施形態に係るＳｉまたはＳｎ含有材料は、負極活物質として用いて好適なものであり、リチウム（Ｌｉ）と、ケイ素（Ｓｉ）またはスズ（Ｓｎ）からなる第１の元素と、酸素（Ｏ）またはフッ素（Ｆ）からなる第２の元素とを含む。このＳｉまたはＳｎ含有材料は、第１の元素とリチウムとの化合物相を実質的に含まず、第１の元素および第２の元素を含むアモルファス相を含み、リチウムが第２の元素との間にイオン結合を形成しているものである。なお、ＸＰＳ分析を行った場合に、第１の元素とリチウムとの結合成分由来のピークが、観測されない又は非常に弱く観測される場合、「第１の元素とリチウムとの化合物相を実質的に含まず」ということができる。この負極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池用のものである。
　ＳｉまたはＳｎ含有材料としては、リチウムと、第１の元素としてケイ素と、第２の元素として酸素とを含むＳｉ含有材料、または、リチウムと、第１の元素としてスズと、第２の元素として酸素とを含むものが好ましい。
　Ｓｉ含有材料は、ＳｉＯxに対してＬｉプレドープを行った後、所定温度で熱処理を行うことにより得たＬｉ含有ＳｉＯxである。ＳｉＯxとは、シリコン酸化物を意味し、化学量論比からずれることがあるため、ｘとしている。ｘは、典型的には、例えば、０．３３＜ｘ＜２である。Ｌｉプレドープとは、負極活物質として使用するＳｉＯxに予めリチウムを導入することをいう。Ｌｉプレドープは、不可逆容量サイトである酸素に予めリチウムを結合させることを目的とするものであり、可逆容量が減少することを抑制するために行う。ケイ素、酸素およびリチウムの総量に対するリチウムの含有量は、例えば、１０原子％以上４５原子％以下であることが好ましく、１０原子％以上３４原子％未満であることがより好ましい。
　Ｓｎ含有材料は、例えば、ＳｎＯyに対してＬｉプレドープを行った後、所定温度で熱処理を行うことにより得たＬｉ含有ＳｎＯyである。ＳｎＯyとは、スズ酸化物を意味し、化学量論比からずれることがあるため、ｙとしている。ｙは、典型的には、例えば、０．３３＜ｘ＜２である。スズ、酸素およびリチウムの総量に対するリチウムの含有量は、例えば、１０原子％以上４５原子％以下であることが好ましく、１０原子％以上３４原子％未満であることがより好ましい。
　図１にＳｉＯxの構造モデルの一例を示す。ＳｉＯxの構造は、ナノオーダーのケイ素を含む領域と、ケイ素および酸素を含む領域とを含む。ＳｉＯxのうち、ケイ素と酸素とを含む部分はアモルファス状態、またはアモルファス相と結晶相とが混在した状態を有し、ＳｉＯ4四面体構造を含む。ＳｉＯxのうちＳｉ領域は結晶性を有している。結晶相は、例えば、ケイ素の結晶構造である。
　ＳｉＯxにおけるリチウムとの反応サイトは、図２に示すように、ケイ素または酸素である。ケイ素はリチウムと弱い共有結合（金属結合的な結合）を形成する充放電サイトであり、酸素はリチウムと強いイオン結合を形成するトラップサイト（不可逆容量サイト）である。
　Ｌｉプレドープは、トラップサイトである酸素に予めリチウムを結合させて、可逆容量の減少を抑制することを目的とした技術である。Ｌｉプレドープ技術としては、Ｌｉ金属混合、電気化学ドープ（充電法）、熱反応法、有機Ｌｉドープ法（浸漬法）などが挙げられる。Ｌｉ金属混合は、Ｌｉ金属箔やＬｉ金属粒子を電池セル内に含有させる方法である。電気化学ドープは、充電によってリチウムを電極に導入した後、電池を組み立てて完成させる方法である。熱反応法は、リチウムとＳｉ含有材料を混合して焼成することで、リチウムとＳｉ含有材料にリチウムをドープする方法である。有機Ｌｉドープ法は、Ｓｉ含有材料を有機リチウム溶液に浸漬させてリチウムをドープする方法である。
　しかしながら、熱反応法以外のＬｉプレドープ技術では、リチウムの自己内部拡散に依存するため、ケイ素と結合したリチウムも相当量残る。このケイ素と結合したリチウムは、半導体的には３３ｍｅＶの浅ドナー結合且つケイ素内を格子間拡散するため、室温（２６ｍｅＶ）においても容易に結合を離れて溶出してしまう。実際、熱反応法以外のＬｉプレドープ技術では、Ｌｉドープ後のＳｉＯx電極または粉体において、容易にリチウムが漏れ出し、電極の脆化、バインダとの反応による塗布用の合剤スラリーの固化（「Ｍｉｘ固化」という）や水分との反応による水素発生など様々な悪影響が生じ、実用化が難しくなっている。
　これに対して、本技術では、このＬｉ溶出を抑えるために、Ｌｉプレドープ後に所定温度で熱処理を行っている。熱処理を行うのは、リチウムを酸素に結合させることが目的である。電気化学ドープや有機Ｌｉドープ法の場合、ＳｉＯxに対しリチウムを挿入しやすいが、室温ではリチウムが動きやすいＳｉサイトを優先的にホッピングし、酸素サイトに到達しにくいはずである。一方、熱反応法では、金属Ｌｉをケイ素に挿入させるために６００℃以上（好ましくは８００℃程度）の高温が必要であるが、ＳｉＯxそのものが変質（Ｌｉシリケート結晶化）してしまう。
　このような熱処理によって得られた本技術のＬｉ含有ＳｉＯxは、ケイ素とリチウムとの化合物相を実質的に含まず、ケイ素および酸素を含むアモルファス相を含み、リチウムがＯとの間にイオン結合を形成しているものである。なお、ＸＰＳ分析を行った場合に、ケイ素とリチウムとの結合成分由来のピークが、観測されない又は非常に弱く観測される場合、「ケイ素とリチウムとの化合物相を実質的に含まず」ということができる。本技術のＬｉ含有ＳｎＯxは、スズとリチウムとの化合物相を実質的に含まず、スズおよび酸素を含むアモルファス相を含み、リチウムが酸素との間にイオン結合を形成しているものである。
　ＳｉまたはＳｎ含有材料は、粒子の形態で、活物質として使用されてもよい。ＳｉまたはＳｎ含有材料は、リチウムを安定に含むため、大気中での取り扱いが容易である。なお、複数の粒子の集合体を「粉体」または「粉末」という。この場合、ＳｉまたはＳｎ含有粒子は、一次粒子および二次粒子のいずれであってもよい。粒子の形状としては、例えば、球状、楕円体状、針状、板状、鱗片状、チューブ状、ワイヤー状、棒状（ロッド状）、不定形状などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、２種以上の形状の粒子を組み合わせて用いてもよい。ここで、球状には、真球状のみならず、真球状がやや扁平または歪んだ形状、真球状の表面に凹凸が形成された形状、またはこれらの形状が組み合わされた形状なども含まれる。楕円体状には、厳密な楕円体状のみならず、厳密な楕円体状がやや扁平または歪んだ形状、厳密な楕円体状の表面に凹凸が形成された形状、またはこれらの形状が組み合わされた形状なども含まれる。粒子などの形態としては、異なる物質に埋め込まれた構造であってもよい。例えば、粒子などの形態には、炭素にＳｉまたはＳｎ含有粒子が埋め込まれた構造や、多孔質導電体（炭素、金属、導電性セラミックス、金属被覆された多孔性材料）にＳｉまたはＳｎ含有粒子が埋め込まれた形状なども含まれる。
　ＳｉまたはＳｎ含有材料は、粒子表面の少なくとも一部を被覆する被覆部を有していてもよい。被覆部は、炭素、水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、フッ化物、炭化水素化合物および有機高分子化合物の少なくとも一つを含むものなどである。
［ＳｉまたはＳｎ含有材料の製造方法］
　第１の実施形態に係るＳｉまたはＳｎ含有材料の製造方法は、ＳｉＯxまたはＳｎＯy粒子にＬｉプレドープを行った後、所定温度で熱処理を行うものである。本技術では、まず、電気化学や有機Ｌｉドープ法により、ＳｉＯxまたはＳｎＯyに対して、その構造が変化しないような条件で、リチウムを挿入（ドープ）し、その後、低温熱処理にてリチウムを再拡散させ、リチウムを酸素に結合させている。
　元々、リチウムは酸素と結合しやすいため、十分な再拡散温度または拡散時間を与えれば、ＳｉＯxを変質させることなく、Ｌｉ溶出を抑えること（Ｌｉ安定化）が可能であると考えられる。特に、本技術は粉体へのＬｉプレドープに効果的であり、ＬｉプレドープＳｉＯx粉体（Ｓｉ含有材料）またはＬｉプレドープＳｉＯy粉体を活物質として用いた場合に、大気中での安定な取扱いを可能とする技術である。
　以下、本技術の第１の実施形態に係るＳｉ含有材料の製造方法の一例について具体的に説明する。
（ＳｉＯxの粉体）
　ＳｉＯxの粉体は、例えば、ＳｉとＳｉＯ2を混合し、１４００℃以上の高温還元焼成することなどで形成する。
（Ｌｉプレドープ工程：有機Ｌｉ溶液浸漬法）
　まず、金属リチウムと多環芳香族化合物（ナフタレンなど）とを鎖状エーテル化合物（Ｎ－ブチルメチルエーテルなど）に溶解した溶液を調製する。次に、この溶液に、ＳｉＯx粉末を投入して反応させ、反応後乾燥することにより、ＬｉプレドープＳｉＯx粉末を得る。
（熱処理工程）
　次に、乾燥したＬｉプレドープＳｉＯx粉末を回収し、所定の温度で熱処理を施す。処理後、表面の副反応物を水、有機溶媒などで洗浄することによって除去する。これにより、Ｓｉ含有材料を得ることができる。
（熱処理の条件）
　熱処理の温度および時間により、ＬｉプレドープＳｉＯx中のリチウムの結合状態を制御できる。熱処理の時間が規定されない場合には、熱処理の温度は、３００℃超６００℃未満であることが好ましく、４００℃以上６００℃未満であることがより好ましい。
　熱処理の温度が３００℃超の場合には、Ｌｉ－Ｓｉ結合成分が減少し、Ｓｉ－Ｏ－Ｌｉ結合成分がより増大する。熱処理の温度が、６００℃以上の場合には、結晶化（Ｌｉ2ＳｉＯ3結晶化）が進行して、ＬｉプレドープＳｉＯxの内部構造が大きく変化してしまい、サイクル特性が劣化してしまう。
　なお、上記温度範囲で熱処理を行う場合には、例えば、１時間以上であることが好ましい。熱処理の時間が２時間以上の場合には、同様の理由から、熱処理の温度は、３００℃以上６００℃未満であることが好ましい。熱処理の時間の上限を規定する場合には、典型的には、例えば、２４時間以下であることが好ましい。
　熱処理を上述の熱処理条件で行う場合には、ケイ素、酸素およびリチウムの総量に対するリチウムの含有量（Ｌｉプレドープ量）は、１０原子％以上３４原子％未満であることが好ましい。リチウムの含有量が、３４原子％以上の場合には、ＳｉＯxが還元反応を引き起こして不安定なＳｉ含有材料が形成されやすいからである。
（Ｌｉプレドープ工程の好ましい例）
　上述のＳｉ含有材料の製造方法において、Ｌｉプレドープ工程を以下のナフタレン触媒サイクル法により行ってもよい。
（ナフタレン触媒サイクル法）
　まず、ナフタレンをｔｅｒｔ－ブチルエーテルに溶解させた溶液を調製する。次に、この溶液に金属Ｌｉ箔と共にＳｉＯxを投入して、反応させ、反応後乾燥することにより、ＬｉプレドープＳｉＯx粉末を得ることができる。
　このナフタレン触媒サイクル法の反応の詳細について説明する。
　Ｃ10Ｈ8＋Ｌｉ→［Ｃ10Ｈ8］-Ｌｉ+・・・（１）
　［Ｃ10Ｈ8］-Ｌｉ+＋ＳｉＯx→Ｃ10Ｈ8＋ＳｉＯx：Ｌｉ（ＬｉプレドープＳｉＯx）・・・（２）
　Ｌｉ＋ＳｉＯx→ＳｉＯx：Ｌｉ・・・（３）
　まず、式（１）のＬｉナフタレニドの合成反応は、ナフタレンが金属Ｌｉと反応し、Ｌｉナフタレニド（［Ｃ10Ｈ8］-Ｌｉ+）を形成する反応から始まる。生成したＬｉナフタレニドがＳｉＯxなどの活物質と接触することのよってリチウムがＳｉＯxへとドープされ、ナフタレンに戻る（式（２））
　この２つの反応は、式（３）と表すことができ、ナフタレンを触媒として、リチウムを金属ＬｉからＳｉＯxへ受け渡すモデルとして説明できる。この際、リチウムはナフタレンに電子を与え、ナフタレンアニオンラジカルと弱く配位するだけなので、無電界でもリチウムの受け渡しが可能である。その酸化還元電位は０．３Ｖ（ｖｓＬｉ／Ｌｉ+）程度であり、ＳｉＯxと接触した際に電気化学的にリチウムをＳｉＯxへ受け渡す。リチウムを受け渡したナフタレンは再度金属Ｌｉと反応して、Ｌｉナフタレニドを再生する触媒サイクルが可能である。
　このナフタレン触媒サイクル手法の場合、例えば、１０ｋｇのＳｉＯx処理に対し、必要Ｌｉ量は同じ７８０ｇ（Ｌｉインゴットを沈めておく、途中で補充も可）であるが、ナフタレン量は１／１００の７０ｇ、溶媒量は１／２０の２０Ｌにまで低減可能となる。また、ナフタレンや溶媒は回収再利用可能である。
　なお、上述のＳｉ含有材料の製造方法の例では、ＳｉＯx粉末にＬｉプレドープ後、熱処理を行ったが、ＳｉＯx粉末に含む電極を作製した後、ＳｉＯx粉末を含む電極に対して、上記と同様のＬｉプレドープ工程を行ったのちに、熱処理を行ってもよい。
［効果］
　第１の実施形態によれば、リチウムとケイ素またはスズからなる第１の元素と、酸素またはフッ素からなる第２の元素とを含む新規なＳｉまたはＳｎ含有材料を提供できる。このＳｉまたはＳｎ含有材料は、負極活物質として用いて好適なものである。このＳｉまたはＳｎ含有材料を負極活物質として用いた場合には、電池のサイクル特性を向上させることが可能である。
　また、ＳｉまたはＳｎ含有材料は、リチウムを安定な状態で含むため、Ｌｉ溶出を抑制でき、その結果、電極形成の際、水素発生、および、バインダ（結着剤）との反応による固化を抑制できる。
＜２．第２の実施形態＞
［電池の構成］
　以下、図３を参照しながら、本技術の第２の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例について説明する。この非水電解質二次電池は、例えば、負極の容量が、電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この非水電解質二次電池はいわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶１１の内部に、一対の帯状の正極２１と帯状の負極２２とがセパレータ２３を介して積層し巻回された巻回電極体２０を有している。電池缶１１は、ニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶１１の内部には、電解質としての電解液が注入され、正極２１、負極２２およびセパレータ２３に含浸されている。また、巻回電極体２０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板１２、１３がそれぞれ配置されている。
　電池缶１１の開放端部には、電池蓋１４と、この電池蓋１４の内側に設けられた安全弁機構１５および熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）１６とが、封口ガスケット１７を介してかしめられることにより取り付けられている。これにより、電池缶１１の内部は密閉されている。電池蓋１４は、例えば、電池缶１１と同様の材料により構成されている。安全弁機構１５は、電池蓋１４と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合に、ディスク板１５Ａが反転して電池蓋１４と巻回電極体２０との電気的接続を切断するようになっている。封口ガスケット１７は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
　巻回電極体２０の中心には、例えばセンターピン２４が挿入されている。巻回電極体２０の正極２１にはアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極リード２５が接続されており、負極２２にはニッケルなどよりなる負極リード２６が接続されている。正極リード２５は安全弁機構１５に溶接されることにより電池蓋１４と電気的に接続されており、負極リード２６は電池缶１１に溶接され電気的に接続されている。
　以下、図４を参照しながら、非水電解質二次電池を構成する正極２１、負極２２、セパレータ２３、および電解液について順次説明する。
（正極）
　正極２１は、例えば、正極集電体２１Ａの両面に正極活物質層２１Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体２１Ａの片面のみに正極活物質層２１Ｂを設けるようにしてもよい。正極集電体２１Ａは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層２１Ｂは、例えば、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質層２１Ｂは、必要に応じて添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、導電剤および結着剤のうちの少なくとも１種を用いることができる。
　リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの２種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素（Ｏ）とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ａ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｂ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ｃ）、式（Ｄ）もしくは式（Ｅ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｆ）に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または式（Ｇ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉaＣｏＯ2（ａ≒１）、ＬｉbＮｉＯ2（ｂ≒１）、Ｌｉc1Ｎｉc2Ｃｏ1-c2Ｏ2（ｃ１≒１，０＜ｃ２＜１）、ＬｉdＭｎ2Ｏ4（ｄ≒１）あるいはＬｉeＦｅＰＯ4（ｅ≒１）などがある。
　ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-y)Ｘz　・・・（Ａ）
（但し、式（Ａ）中、Ｍ１は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）を除く２族～１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Ｘは、酸素（Ｏ）以外の１６族元素および１７族元素のうち少なくとも１種を示す。ｐ、ｑ、ｙ、ｚは、０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、－０．１０≦ｙ≦０．２０、０≦ｚ≦０．２の範囲内の値である。）
　ＬｉaＭ２bＰＯ4　・・・（Ｂ）
（但し、式（Ｂ）中、Ｍ２は、２族～１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。ａ、ｂは、０≦ａ≦２．０、０．５≦ｂ≦２．０の範囲内の値である。）
　ＬｉfＭｎ(1-g-h)ＮｉgＭ３hＯ(2-j)Ｆk　・・・（Ｃ）
（但し、式（Ｃ）中、Ｍ３は、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊおよびｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０．５、０≦ｈ≦０．５、ｇ＋ｈ＜１、－０．１≦ｊ≦０．２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉmＮｉ(1-n)Ｍ４nＯ(2-p)Ｆq　・・・（Ｄ）
（但し、式（Ｄ）中、Ｍ４は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐおよびｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、－０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉrＣｏ(1-s)Ｍ５sＯ(2-t)Ｆu　・・・（Ｅ）
（但し、式（Ｅ）中、Ｍ５は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、－０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉvＭｎ2-wＭ６wＯxＦy　・・・（Ｆ）
（但し、式（Ｆ）中、Ｍ６は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘおよびｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
　ＬｉzＭ７ＰＯ4　・・・（Ｇ）
（但し、式（Ｇ）中、Ｍ７は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）およびジルコニウム（Ｚｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
　リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、これらの他にも、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳなどのリチウムを含まない無機化合物も挙げられる。
　リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
　結着剤としては、例えば、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）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも１種が用いられる。
　導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、それらのうちの１種または２種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。
（負極）
　負極２２は、例えば、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体２２Ａの片面のみに負極活物質層２２Ｂを設けるようにしてもよい。負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
　負極活物質層２２Ｂは、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極活物質を含んでいる。負極活物質層２２Ｂは、必要に応じて結着剤や導電剤などの添加剤をさらに含んでいてもよい。負極活物質は、上述の第１の実施形態に係るＳｉまたはＳｎ含有材料である。
　結着剤としては、例えば、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）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも１種が用いられる。導電剤としては、正極活物質層の場合と同様の炭素材料などを用いることができる。
（セパレータ）
　セパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ２３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの樹脂製の多孔質膜によって構成されており、これらの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、１００℃以上１６０℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ２３を構成する材料として好ましい。他にも、化学的安定性を備えた樹脂を、ポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合またはブレンド化した材料を用いることができる。あるいは、多孔質膜は、ポリプロピレン層と、ポリエチレン層と、ポリプロピレン層とを順次に積層した３層以上の構造を有していてもよい。
　また、セパレータ２３は、基材である多孔質膜の片面または両面に樹脂層が設けられていてもよい。樹脂層は、無機物が担持された多孔性のマトリックス樹脂層である。これにより、耐酸化性を得ることができ、セパレータ２３の劣化を抑制できる。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などを用いることができ、また、これらの共重合体を用いることも可能である。
　無機物としては、金属、半導体、またはこれらの酸化物、窒化物を挙げることができる。例えば、金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）など、半導体としては、ケイ素、ホウ素（Ｂ）などを挙げることができる。また、無機物としては、実質的に導電性がなく、熱容量の大きいものが好ましい。熱容量が大きいと、電流発熱時のヒートシンクとして有用であり、電池の熱暴走をより抑制することが可能になるからである。このような無機物としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ベーマイト（アルミナの一水和物）、タルク、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ケイ素（ＳｉＯx）などの酸化物または窒化物が挙げられる。
　無機物の粒径としては、１ｎｍ～１０μｍの範囲内が好ましい。１ｎｍより小さいと、入手が困難であり、また入手できたとしてもコスト的に見合わない。１０μｍより大きいと電極間距離が大きくなり、限られたスペースで活物質充填量が十分得られず電池容量が低くなるからである。
　樹脂層の形成方法としては、例えば、マトリックス樹脂、溶媒および無機物からなるスラリーを基材（多孔質膜）上に塗布し、マトリックス樹脂の貧溶媒且つ上記溶媒の親溶媒浴中を通過させて相分離させ、その後、乾燥させることで形成できる。
　また、セパレータ２３の突き刺し強度としては、１００ｇｆ～１０００ｇｆの範囲内であることが好ましい。さらに好ましくは、１００ｇｆ～４８０ｇｆである。突き刺し強度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン伝導性が低下してしまうからである。
　また、セパレータ２３の透気度としては、３０ｓｅｃ／１００ｃｃ～１０００ｓｅｃ／１００ｃｃの範囲内であることが好ましい。さらに好ましくは、３０ｓｅｃ／１００ｃｃ～６８０ｓｅｃ／１００ｃｃである。透気度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン伝導性が低下してしまうからである。
　なお、上述した無機物は、基材としての多孔質膜に含有されていてもよい。
（電解液）
　セパレータ２３には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。電解液が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。
　溶媒としては、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレンなどの環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。
　溶媒としては、また、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸メチルプロピルなどの鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。
　溶媒としては、さらにまた、２，４－ジフルオロアニソールあるいは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。２，４－ジフルオロアニソールは放電容量を向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性を向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性を向上させることができるので好ましい。
　これらの他にも、溶媒としては、炭酸ブチレン、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトン、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチル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、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３－メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ－ジメチルフォルムアミド、Ｎ－メチルピロリジノン、Ｎ－メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ－ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどが挙げられる。
　なお、これらの非水溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。
　電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＣＨ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6、ＬｉＣｌ、ジフルオロ［オキソラト－Ｏ，Ｏ’］ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、あるいはＬｉＢｒなどが挙げられる。中でも、ＬｉＰＦ6は高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
　上述の構成を有する非水電解質二次電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層２１Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層２２Ｂに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層２２Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層２１Ｂに吸蔵される。
［電池の製造方法］
　次に、本技術の第２の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
　まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体２１Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層２１Ｂを形成し、正極２１を形成する。
　また、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ－メチル－２－ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体２２Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層２２Ｂを形成し、負極２２を作製する。
　次に、正極集電体２１Ａに正極リード２５を溶接などにより取り付けるとともに、負極集電体２２Ａに負極リード２６を溶接などにより取り付ける。次に、正極２１と負極２２とをセパレータ２３を介して巻回する。次に、正極リード２５の先端部を安全弁機構１５に溶接するとともに、負極リード２６の先端部を電池缶１１に溶接して、巻回した正極２１および負極２２を一対の絶縁板１２、１３で挟み電池缶１１の内部に収納する。次に、正極２１および負極２２を電池缶１１の内部に収納したのち、電解液を電池缶１１の内部に注入し、セパレータ２３に含浸させる。次に、電池缶１１の開口端部に電池蓋１４、安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６を封口ガスケット１７を介してかしめることにより固定する。これにより、図３に示した二次電池が得られる。
＜３．第３の実施形態＞
［電池の構成］
　図５は、本技術の第３の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。この非水電解質二次電池はいわゆる扁平型または角型といわれるものであり、正極リード３１および負極リード３２が取り付けられた巻回電極体３０をフィルム状の外装部材４０の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
　正極リード３１および負極リード３２は、それぞれ、外装部材４０の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード３１および負極リード３２は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。
　外装部材４０は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材４０は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体３０とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材４０と正極リード３１および負極リード３２との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム４１が挿入されている。密着フィルム４１は、正極リード３１および負極リード３２に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
　なお、外装部材４０は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。あるいは、アルミニウム製フィルムを心材として、その片面または両面に高分子フィルムを積層したラミネートフィルムを用いても良い。
　図６は、図５に示した巻回電極体３０のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。巻回電極体３０は、正極３３と負極３４とをセパレータ３５および電解質層３６を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ３７により保護されている。
　正極３３は、正極集電体３３Ａの片面あるいは両面に正極活物質層３３Ｂが設けられた構造を有している。負極３４は、負極集電体３４Ａの片面あるいは両面に負極活物質層３４Ｂが設けられた構造を有しており、負極活物質層３４Ｂと正極活物質層３３Ｂとが対向するように配置されている。正極集電体３３Ａ、正極活物質層３３Ｂ、負極集電体３４Ａ、負極活物質層３４Ｂおよびセパレータ３５の構成は、それぞれ第２の実施形態における正極集電体２１Ａ、正極活物質層２１Ｂ、負極集電体２２Ａ、負極活物質層２２Ｂおよびセパレータ２３と同様である。
　電解質層３６は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質層３６は高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止することができるので好ましい。電解液の組成は、第２の実施形態に係る二次電池と同様である。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン－ブタジエンゴム、ニトリル－ブタジエンゴム、ポリスチレンまたはポリカーボネートが挙げられる。特に電気化学的な安定性の点からはポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。
　なお、第２の実施形態にてセパレータ２３の樹脂層の説明で述べた無機物と同様の無機物が、ゲル状の電解質層３６に含まれていても良い。より耐熱性を向上できるからである。
［電池の製造方法］
　次に、本技術の第３の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
　まず、正極３３および負極３４のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層３６を形成する。次に、正極集電体３３Ａの端部に正極リード３１を溶接により取り付けると共に、負極集電体３４Ａの端部に負極リード３２を溶接により取り付ける。次に、電解質層３６が形成された正極３３と負極３４とをセパレータ３５を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ３７を接着して巻回電極体３０を形成する。最後に、例えば、外装部材４０の間に巻回電極体３０を挟み込み、外装部材４０の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード３１および負極リード３２と外装部材４０との間には密着フィルム４１を挿入する。これにより、図５および図６に示した二次電池が得られる。
　また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述のようにして正極３３および負極３４を作製し、正極３３および負極３４に正極リード３１および負極リード３２を取り付ける。次に、正極３３と負極３４とをセパレータ３５を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ３７を接着して、巻回体を形成する。次に、この巻回体を外装部材４０に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材４０の内部に収納する。次に、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材４０の内部に注入する。
　次に、電解質用組成物を外装部材４０内に注入したのち、外装部材４０の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次に、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層３６を形成する。以上により、図５および図６に示した二次電池が得られる。
＜４．第４の実施形態＞
　第４の実施形態では、第２または第３の実施形態に係る非水電解質二次電池を備える電池パックおよび電子機器について説明する。
　以下、図７を参照して、本技術の第４の実施形態に係る電池パック３００および電子機器４００の一構成例について説明する。電子機器４００は、電子機器本体の電子回路４０１と、電池パック３００とを備える。電池パック３００は、正極端子３３１ａおよび負極端子３３１ｂを介して電子回路４０１に対して電気的に接続されている。電子機器４００は、例えば、ユーザにより電池パック３００を着脱自在な構成を有している。なお、電子機器４００の構成はこれに限定されるものではなく、ユーザにより電池パック３００を電子機器４００から取り外しできないように、電池パック３００が電子機器４００内に内蔵されている構成を有していてもよい。
　電池パック３００の充電時には、電池パック３００の正極端子３３１ａ、負極端子３３１ｂがそれぞれ、充電器（図示せず）の正極端子、負極端子に接続される。一方、電池パック３００の放電時（電子機器４００の使用時）には、電池パック３００の正極端子３３１ａ、負極端子３３１ｂがそれぞれ、電子回路４０１の正極端子、負極端子に接続される。
　電子機器４００としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話（例えばスマートフォンなど）、携帯情報端末（Personal Digital Assistants：ＰＤＡ）、表示装置（ＬＣＤ、ＥＬディスプレイ、電子ペーパなど）、撮像装置（例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなど）、オーディオ機器（例えばポータブルオーディオプレイヤー）、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられるが、これに限定されるものでなない。
（電子回路）
　電子回路４０１は、例えば、ＣＰＵ、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部などを備え、電子機器４００の全体を制御する。
（電池パック）
　電池パック３００は、組電池３０１と、充放電回路３０２とを備える。組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列および／または並列に接続して構成されている。複数の二次電池３０１ａは、例えばｎ並列ｍ直列（ｎ、ｍは正の整数）に接続される。なお、図７では、６つの二次電池３０１ａが２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された例が示されている。二次電池３０１ａとしては、第２または第３の実施形態に係る非水電解質二次電池が用いられる。
　充電時には、充放電回路３０２は、組電池３０１に対する充電を制御する。一方、放電時（すなわち電子機器４００の使用時）には、充放電回路３０２は、電子機器４００に対する放電を制御する。
＜５．第５の実施形態＞
　第５の実施形態では、第２または第３の実施形態に係る非水電解質二次電池を蓄電装置に備える蓄電システムについて説明する。この蓄電システムは、およそ電力を使用するものである限り、どのようなものであってもよく、単なる電力装置も含む。この電力システムは、例えば、スマートグリッド、家庭用エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ）、車両など含み、蓄電も可能である。
［蓄電システムの構成］
　以下、図８を参照して、第５の実施形態に係る蓄電システム（電力システム）１００の構成例について説明する。この蓄電システム１００は、住宅用の蓄電システムであり、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃなどの集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８などを介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４などの独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
　住宅１０１には、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。家庭内発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄなどである。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃなどである。
　蓄電装置１０３は、第２または第３の実施形態に係る非水電解質二次電池を備えている。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数の組み合わせであってもよい。
　各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサなどである。各種のセンサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報を、インターネットを介して外部の電力会社などに送信することができる。
　パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路）などの通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ－Ｆｉなどの無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) またはＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
　制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、およびサービスプロバイダーのいずれかによって管理されていてもよい。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信してもよいが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機など）から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)などに、表示されてもよい。
　各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種のセンサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能などを備えていてもよい。
　以上のように、電力が火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃなどの集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行なったりすることができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
　なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
＜６．第６の実施形態＞
　第６の実施形態では、第２または第３の実施形態に係る非水電解質二次電池を備える電動車両について説明する。
　図９を参照して、本技術の第６の実施形態に係る電動車両の一構成について説明する。このハイブリッド車両２００は、シリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両である。シリーズハイブリッドシステムは、エンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置２０３で走行する車である。
　このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、バッテリー２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。バッテリー２０８としては、第２または第３の実施形態に係る非水電解質二次電池が用いられる。
　ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。バッテリー２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ－ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
　エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力をバッテリー２０８に蓄積することが可能である。
　図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力がバッテリー２０８に蓄積される。
　バッテリー２０８は、充電口２１１を介してハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
　図示しないが、非水電解質二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、非水電解質二次電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
　なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、またはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力をいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
　以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
　本実施例においてＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）、ＸＲＤ（X-ray diffraction）およびラマン分光法には、以下の装置を用いた。
（ＸＰＳ）
装置：ＪＥＯＬ　ＪＰＳ９０１０
測定：ワイドスキャン、ナロースキャン（Ｓｉ２ｐ、Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ｌｉ１ｓ）。
すべてのピークは、Ｃ１ｓの２４８．６ｅＶで補正し、バックグラウンド除去とピークフィッティングを行うことにより結合状態を解析した。
（ＸＲＤ）
装置：Ｂｒｕｋｅｒ　Ｄ８　Ａｄｖａｎｃｅ
測定：２θ－θ　スキャン
（ラマン分光法）
装置：東京インスツルメンツ　Nanofinder
測定：ラマンスペクトル
　本実施例について以下の順序で説明する。
ｉ　Ｌｉプレドープ負極（参考例）
ii　熱処理を施したＬｉプレドープ負極
iii　熱処理を施したＬｉプレドープＳｉＯx粉体
iv　熱処理を施したＬｉプレドープＳｉＯx粉体（Ｌｉプレドープの手法が異なる例）
＜参考例＞
［ｉ　Ｌｉプレドープ負極の評価］
＜サンプル１＞
（負極の作製）
　まず炭素で表面を被覆したＳｉＯxの粉体を用意した。次に、このＳｉＯxの粉体と、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液（宇部興産株式会社製、商品名：Ｕ－ワニス－Ａ）と、ＫＳ６（炭素粉末：ＴＩＭＣＡＬ社製）と、ＤＢ（デンカブラック：電気化学工業社製）とを質量比で７：０．７５：１：０．２５となるように秤量し、これらを適当量のＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）に分散し、負極合剤スラリーとした。
　次に、調製した負極合剤スラリーを銅箔（負極集電体）上に塗布した後、真空焼成炉により４２５℃で乾燥し、負極活物質層を銅箔上に形成することにより、負極を得た。次に、この負極を直径１５ｍｍの円形状に打ち抜いたのち、プレス機により圧縮した。これにより、目的とする負極（「ＳｉＯx負極」という）を得た。
（対極Ｌｉコインセルの作製）
　このＳｉ含有材料を含む負極を作用極とし、Ｌｉ金属箔を対極とする、２０１６サイズ（直径２０ｍｍ、高さ１．６ｍｍのサイズ）のコイン型の半電池（以下「対極Ｌｉコインセル」という。）を以下のようにして作製した。
　対極として直径１５ｍｍの円形状に打ち抜いたＬｉ金属箔を準備した。次に、セパレータとしてポリエチレン製の微多孔フィルムを準備した。次に、エチレンカーボネート（ＥＣ）とフルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを４０：１０：５０の質量比で混合した溶媒に、電解質塩としてＬｉＰＦ6（富山薬品工業（株）製）を１ｍｏｌ／ｋｇの濃度になるように溶解して非水電解液を調製した。
　次に、作製した正極と負極とを微多孔フィルムを介して積層して積層体とし、この積層体とともに非水電解液を外装カップおよび外装缶の内部に収容させてガスケットを介してかしめた。これにより、目的とする対極Ｌｉコインセルを得た。
＜サンプル２＞
　下記のように有機Ｌｉドープ法によりＬｉプレドープを施した負極を作製した。以上のこと以外はサンプル１と同様にして、Ｌｉコイン電池セルを作製した。
（Ｌｉナフタレニド浸漬法（有機Ｌｉドープ法））
　Ｎ－ブチルメチルエーテル５０ｃｃとナフタレン１．６ｇを混合撹拌し、ナフタレンを溶解させて無色透明な溶液を調製した。厚さ０．８ｍｍのＬｉ箔０．１ｇを上記溶液に混合して、スターラーで５時間撹拌し、Ｌｉナフタレニド溶液を合成した。その後、ＳｉＯx負極を溶液中に投入し、２４時間反応させた。なお、上記作業はＡｒ置換のグローブボックス中にて行った。反応後、ＬｉドープされたＳｉＯx負極を取り出し、ドライルームにて濾過およびＤＭＣ洗浄を行った後、８０℃で真空乾燥させた。これにより、目的とする負極を得た。
（評価）
（充放電試験）
　作製した対極Ｌｉコインセルに対して、以下の条件にて充放電試験を行い、対極Ｌｉコインセルの初回充放電の充放電特性（充放電カーブ）を調べた。
初回充放電
　Charge:0V CCCV(Constant Current/Constant Voltage) 0.2mA/cm2 0.04mA cut 
　Discharge:CC(Constant Current) 1.5V 0.2mA/cm2
　なお、初回効率は以下の式で求められる。
　初回効率（％）＝（初回放電容量／初回充電容量）×１００
（結果）
　図１０に、サンプル１およびサンプル２のＳｉＯx電極についての充放電カーブ（初回充電容量を１００％として規格化したもの）を示す。サンプル１およびサンプル２についての充放電カーブの比較より、Ｌｉプレドープを施すことによって初回効率が６４％から８１％へ向上することがわかった。
　Ｌｉプレドープ後のサンプル２では、初回充電時のプラトー電位が０．０６～０．１Ｖであった。これは、Ｓｉ電極の初回充電時のプラトー電位と同程度である。一方、サンプル１では、初回充電時のプラトー電位が０．２～０．３Ｖであった。なお、図１０には示していないが、Ｌｉプレドープ有り無しにかかわらず、２回目サイクル以降の充電時のプラトー電位は、０．２～０．３Ｖで安定する。
　試験結果によれば、Ｌｉプレドープ有りのサンプル２についての初回充電カーブのみが異常なプラトー電位を示している。なお、有機Ｌｉドープ法のみならず電気化学ドープでＬｉプレドープを行った場合でも同様の傾向を示した。この初回充電時の０．０６～０．１Ｖというプラトー電位は、Ｓｉ－Ｌｉ（Ｌｉ12Ｓｉ3～Ｌｉ15Ｓｉ4）の形成領域であり、充電初期から既にＳｉ－Ｌｉ結合反応が始まっていることを意味している。２回目充電時の０．３Ｖプラトー化は、Ｓｉ－Ｌｉ結合が放電解消し、Ｓｉ－Ｌｉ結合がほとんどない状態であることを意味する。これにより、Ｌｉプレドープ時にＳｉ－Ｏ－Ｌｉ結合だけでなく、Ｓｉ－Ｌｉ結合が生成していることを確認できた。
［ii　熱処理を施したＬｉプレドープ負極の評価］
＜実施例１－１＞
　サンプル２と同様の手法でＬｉプレドープを施した負極に、以下の熱処理を施して目的とする負極を得た。この負極を用いて、サンプル２と同様にして、Ｌｉコイン電池セルを作製した。
（熱処理工程）
　Ｌｉプレドープを施した負極を、Ａｒ置換雰囲気炉を用い、所定の温度（４００℃）にて１時間加熱処理を施した。加熱処理後、表面の副反応物（炭酸リチウムや水酸化リチウム、有機反応物）を水洗およびＤＭＣ洗浄により除去した。これにより、目的とする負極を得た。
＜比較例１－１＞
　熱処理工程において、加熱処理の温度を２００℃に変えた。以上のこと以外は、実施例１－１と同様にして、対極Ｌｉコインセルを作製した。
＜比較例１－２＞
　熱処理工程において、加熱処理の温度を３００℃に変えた。以上のこと以外は、実施例１－１と同様にして、対極Ｌｉコインセルを作製した。
（評価）
（充放電試験）
　サンプル２、実施例１－１、および比較例１－１～比較例１－２の対極Ｌｉコインセルについて、以下の条件にて充放電試験を行い、対極Ｌｉコインセルの初回充放電の充放電特性（充放電カーブ）を調べた。
初回充放電
　Charge:0V CCCV(Constant Current/Constant Voltage) 0.2mA/cm2 0.04mA cut 
　Discharge:CC(Constant Current) 1.5V 0.2mA/cm2
　また、初回充電前のＯＣＶ（０．９Ｖｃｕｔ）を調べた。
（結果）
　図１１に、サンプル２、実施例１－１および比較例１－１～比較例１－２についての充放電カーブを示す。表１に、サンプル１～サンプル２、実施例１－１および比較例１－１～比較例１－２についての充電前のＯＣＶ（０．９Ｖｃｕｔ）および初回効率を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　３００℃以上の熱処理を行った実施例１－１および比較例１－１では、初回充電時のプラトー電位が０．２～０．３Ｖへと変化し、またＯＣＶも大きく上昇した。一方、初回効率は８０％以上を維持しており、これらのことから３００℃の熱処理によってＬｉプレドープＳｉＯxの化学ポテンシャルが大きく変化したことが考えられる。
（サイクル特性の評価）
（充放電試験）
　以下の条件にて充放電試験を行い、サンプル２および実施例１－１の対極Ｌｉコインセルのサイクル特性を調べた。
（充放電試験）
　Charge:0V CCCV(Constant Current/Constant Voltage) 0.2mA/cm2 0.04mA cut 
　Discharge:CC(Constant Current) 1.5V 0.2mA/cm2
　２回目の以降の充放電
　Charge 0V CCCV 1.0mA/cm2 0.04mA cut 
　Discharge CC 1.5V 1.0mA/cm2
　充放電サイクル数：３０回
　容量維持率（％）＝（各サイクル時の放電容量／初回放電容量）・１００（％）
（結果）
　図１２に、サンプル２および実施例１－１についてサイクル数に対して容量維持率をプロットしたグラフを示す。実施例１－１では、サイクル特性の向上が確認された。２０サイクルまでの初期サイクルの維持率の向上が主であることから、熱処理によるリチウムの安定化が効果的に働いているものと考えられる。
［iii　熱処理を施したＬｉプレドープＳｉＯx粉体の評価］
　熱処理を施していないＬｉプレドープＳｉＯx粉体は、水分と激しく反応し、水素（気泡）が発生する、ポリイミドやＰＶＤＦなどのバインダとも反応し、負極合剤スラリーを形成する際に固化してしまい、銅箔に塗布することができないなどの欠点があることが分かっている。
　一方、上述した熱処理によるＬｉ安定化を、ＬｉプレドープしたＳｉＯx粉体に施せば、通常の活物質のように大気中での容易な取扱いが可能になるため、好ましい。以下では、熱処理を行ったＬｉプレドープＳｉＯx粉体を評価した。
＜実施例２－１＞
　サンプル２と同様の有機Ｌｉドープ法によりＬｉプレドープを施したＳｉＯx粉体を得た。すなわち、Ｌｉナフタリニド溶液にＳｉＯx粉体を投入し、２４時間反応させた後、濾過およびＤＭＣ洗浄を施した後、８０℃で真空乾燥させた。これにより、ＬｉプレドープＳｉＯx粉体を得た。なお、上述の工程においてＬｉドープ量が１５原子％になるように調整した。
　次に、ＬｉプレドープＳｉＯx粉体を赤外線真空炉に入れて、４００℃にて１時間の加熱処理を施した。これにより、目的とする熱処理を施したＬｉプレドープＳｉＯx粉体を得た。
＜実施例２－２＞
　熱処理の温度を、５００℃に変えたこと以外は、実施例２－１と同様にして、熱処理を施したＬｉプレドープＳｉＯx粉体を得た。
＜比較例２－１＞
　サンプル１と同様のＳｉＯx粉体を、比較例２－１とした。
＜比較例２－２＞
　実施例２－１と同様のＬｉプレドープＳｉＯx粉体（熱処理前のもの）を、比較例２－２とした。
＜比較例２－２～比較例２－５＞
　熱処理の温度を、１００℃（比較例２－３）、２００℃（比較例２－４）、３００℃（比較例２－５）、または６００℃（比較例２－６）に変えた。以上のこと以外は、実施例２－１と同様にして、熱処理を施したＬｉプレドープＳｉＯx粉体を得た。
（評価）
（ＸＰＳ）
　上述のようにして得られた粉体をＸＰＳにより評価した。
（結果）
　図１３に、粉体についてのＳｉ２ｐスペクトルを示す。図１４に、粉体についてのＳｉ２ｐスペクトルのフィッティングカーブを示す。表２に、ＸＰＳスペクトルからわかるＬｉ、Ｓｉ、Ｏの結合状態を示す。表３および図１５に、ＸＰＳから求めた成分比率を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図１３に示すＳｉ２ｐスペクトルでは、５００℃熱処理を行った実施例２－２までは低エネルギー側にピークシフトし、６００℃熱処理を行った比較例２－５で高エネルギーシフトに変化した。
　このＳｉ２ｐスペクトルをフィッティングによりピーク分離した結果（図１４）によれば、以下のことが確認できた。すなわち、比較例２－２についての「ＳｉＯ：Ｌｉ」で示すスペクトルでは、Ｌｉプレドープ前（比較例２－１）に比べて、ＳｉＯ2（Ｓｉ4+）ピーク（１０３．８ｅＶ）が大きく減少し、Ｌｉシリケートのピーク（１００．３ｅＶ、１０１．５ｅＶ）が増大していることが確認できた。
　これらより、Ｌｉプレドープ後では、ＳｉＯxのＳｉＯ4四面体（ＳｉＯ2成分）にリチウムが配位し、Ｓｉ－Ｏ－Ｌｉ結合を形成していることがわかった。ＬｉxＳｉyピーク（９７．４ｅＶ）も観測され、Ｌｉプレドープ時にＬｉ－Ｓｉ結合が生成していることがわかった。これらが、上述の参考例の結果で述べたＬｉプレドープによる初回充電時のプラトー電位が異常であったことの原因であり、Ｌｉ溶出の原因であると考えられる。
　処理温度上昇に伴い、３００℃で熱処理をした比較例２－５では、ＳｉＯ2ピークがほとんど消失し、４００℃で熱処理をした実施例２－１では、ＬｉxＳｉyピークがほぼ消失した。また、ＬｉxＳｉyピークの消失と同時に、Ｌｉシリケートのピークが増大した。これらから、熱処理によりＬｉ－Ｓｉ結合がＳｉ－Ｏ－Ｌｉ結合へと変換されることを確認できた。なお、実施例２－１で述べた、３００℃以上で熱処理を行ったものについて、初回充電時のプラトー電位およびＯＣＶが変化することは、このＬｉ－Ｓｉ結合からＳｉ－Ｏ－Ｌｉ結合への変換を示唆している。
　５００℃で熱処理をした実施例２－２では、１００．３ｅＶのピークが主成分になることから、ポテンシャル状態としてＬｉ4ＳｉＯ4（１００．３ｅＶ）類似構造が形成しているものと考えられる。Ｌｉプレドープ前のＳｉＯxは、図１のように複雑な相分離アモルファス構造であるので純粋なＬｉ4ＳｉＯ4というよりも、ＳｉＯ4四面体の酸素サイトにリチウムが配位したアモルファス構造であることを推測できる。
　一方、６００℃で熱処理を行った比較例２－５では、１０１．５ｅＶのピークが主成分となり、ポテンシャル状態としてＬｉ2Ｓｉ2Ｏ5（１０１．５ｅＶ）類似構造が形成しているものと考えられる。なお、さらに高温で熱処理（例えば８００℃）を行った場合には、ＳｉＯ2類似のＬｉ2ＳｉＯ3（１０２．７ｅＶ）類似構造へと変化する。
　表３に示すように、４００℃熱処理にて９６％以上がシリケート化しており、４００℃以上の処理（１時間）、または、３００℃程度で長時間処理（２時間～２４時間）が、Ｌｉ安定化に好ましいことがわかった。
（評価）
（ＸＲＤ）
　上述のようにして得られた粉体をＸＲＤにより評価した。
（結果）
　図１６に粉体のＸＲＤパターンを示す。ＸＲＤパターンによれば、１００℃～５００℃の熱処理では、アモルファス状態のまま変化が見られず、６００℃熱処理（比較例２－５）にてＬｉ2Ｓｉ2Ｏ5結晶パターンが観測された。以上のことから、６００℃未満がＬｉ再拡散熱処理によるＳｉ－Ｏ－Ｌｉ結合形成に有効であることが考えられる。６００℃で熱処理を行った場合には、結晶化しており、内部構造が大きく変化し、既にＬｉプラドープＳｉＯxとは異なるものとなっている。
（電極作製評価）
　作製した粉体（実施例２－１～実施例２－２、比較例２－２～比較例２－５）を用いて、サンプル１と同様にして、負極合剤スラリーの調製（「Ｍｉｘ形成」という）を行い、これを銅箔に塗布して電極の作製を行った。また、バインダを水系バインダに変えて同様に電極の作製を行った。この作製工程において、「水洗時の水素の発生」、「バインダの状態の確認（固化しているか否かの確認）」を行った。
（結果）
　評価結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　比較例２および１００℃～３００℃熱処理を施した比較例２－３～比較例２－５では、水洗時に気泡が発生し、且つ、バインダが固化してしまうためＭｉｘ形成できなかった。これに対して、４００℃～５００℃の熱処理を施した実施例２－１～実施例２－２では、水洗時に気泡発生せず、且つ、Ｍｉｘ形成も可能であった。これはＸＰＳの結果が示唆するとおりの結果である。すなわち、４００℃以上の熱処理によって、ＬｉxＳｉyが消失したことで、Ｌｉ溶出を抑制できたことが考えられる。
＜実施例３－１＞
　４００℃熱処理を施したＬｉプレドープＳｉＯx粉体（実施例２－１）を含む負極を作製した。次に、これを作用極として、サンプル１と同様にして、対極Ｌｉコインセルを作製した。
（評価）
（充放電試験）
　作製した対極Ｌｉコインセルについて、以下の条件にて充放電試験を行い、対極Ｌｉコインセルの初回充放電の充放電特性（充放電カーブおよび初回効率）を調べた。
（初回充放電）
　Charge:0V CCCV(Constant Current/Constant Voltage) 0.2mA/cm2 0.04mA cut 
　Discharge:CC(Constant Current) 1.5V 0.2mA/cm2
（結果）
　図１７に、実施例３－１についての初回充放電カーブを示す。初回効率は８１％（Ｌｉ仕込みターゲットは８４％）とターゲットに近い値を示し、初回充電時のプラトー電位も０．２２Ｖであることから、「Ｌｉプレドープ＋熱処理」により、リチウムが安定に含まれるＬｉプレドープＳｉＯxを得たことが確認できた。
　本技術では、Ｌｉプレドープ後の熱処理によって、Ｌｉ溶出を抑えることができるリチウムを安定に含むＬｉプレドープＳｉＯxを得ることができた。電気化学や有機Ｌｉドープ法によりリチウムをＳｉＯxにドープし、その後、低温熱処理にてリチウムを再拡散させ、リチウムを酸素に結合させる。元々、リチウムは酸素と反応しやすいため、十分な再拡散温度または拡散時間を与えれば、ＳｉＯxを変質（結晶化）させることなく、Ｌｉ溶出を抑えることが可能である。特に、本技術は、粉体へのＬｉドープに効果的であり、ＬｉドープＳｉＯx粉体を活物質として大気中および水系バインダでの安定的に取扱いを可能できるものである。
［ｉｖ　熱処理を施したＬｉプレドープＳｉＯx粉体（プレドープの手法が異なる例）の評価］
＜実施例４－１＞
　下記のようにナフタレン触媒サイクル法によりＬｉプレドープを施した負極を作製した。以上のこと以外はサンプル１と同様にして、Ｌｉコイン電池セルを作製した。
（ナフタレン触媒サイクル法）
　まず、１００ｍｌガラス容器にｔｅｒｔ－ブチルメチルエーテルを５０ｍｌ入れ、２ｇのナフタレンを混合撹拌し、溶解させて無色透明の溶液を調製した。そこに金属Ｌｉ箔（０．８ｍｍ厚さ）を０．９ｇ、さらにＳｉＯx粉末を１０ｇ投入し、マグネチックスターラーにて２４時間撹拌した。この手順は全てアルゴン置換のグローブボックス内にて行った。２４時間経過後、金属Ｌｉ箔は完全に溶解し消失していた（触媒作用を介してＬｉがナフタレンと連続反応するので、最終的に金属Ｌｉ箔が無くなっている）。
　なお、このナフタレン触媒サイクル法では、ほとんどのリチウムがナフタレンと反応するはずなので、ドープ量は金属Ｌｉの投入量で制御できる。この際、理論上、Ｌｉナフタレニドの酸化還元電位が約０．３Ｖであるため、投入Ｌｉ量が過剰であっても電位制限によって、Ｌｉドープ量はある上限で停止し、Ｌｉ析出のような過剰ドープは避けられる（Ｌｉ析出した場合は、ナフタレンが反応し、Ｌｉ析出を取り除く）。
　反応終了後、反応溶液を濾過したのち、容器を封止してＬｉドープＳｉＯxを取り出し、ドライルームにてＤＭＣ洗浄および濾過（２回繰り返し）後、８０℃で真空乾燥させた。これにより、目的とするＬｉプレドープＳｉＯx粉体を得た。なお、上述の工程においてＬｉドープ量が１５原子％になるように調整した。
（熱処理）
　得られたＬｉプレドープＳｉＯx粉体は、赤外線真空炉を用い、４００℃にて１時間加熱処理を施した。加熱処理後、表面の副反応物（炭酸リチウムや水酸化リチウム、有機反応物）を水洗およびＤＭＣ洗浄により除去した。これにより、目的とする熱処理を施したＬｉプレドープＳｉＯx粉体を得た。
＜比較例４－１＞
　ＳｉＯxの粉体を比較例４－１とした。
＜サンプル３（参考例）＞
　Ｌｉドープ量を変えた（３４原子％）こと以外は、実施例４－１と同様にして、熱処理を施したＬｉドープＳｉＯx粉体を得た。
（評価）
（ＸＲＤ）
　上述のようにして得られた粉体をＸＲＤにより評価した。
（ラマン分光法）
　上述のようにして得られた粉体をラマン分光法により評価した。
（結果）
　図１８Ａに、ＳｉＯx（熱処理前）およびＬｉプレドープ後のＳｉＯx（熱処理前）のＸＲＤパターンを示す。図１８Ｂに、ＳｉＯx（熱処理前）およびＬｉプレドープ後のＳｉＯx（熱処理前）のラマンスペクトルを示す。図１９に、ＳｉＯx（熱処理後）およびＬｉプレドープ後のＳｉＯx（熱処理後）のＸＲＤパターンを示す。
　ＸＲＤパターンおよりラマンスペクトルによれば、Ｌｉドープ無しのＳｉＯxとＬｉプレドープ後のＳｉＯxとを比較すると、両スペクトルにほぼ変化はなく、どちらもアモルファス状態であり、ＳｉＯxの構造に変化をもたらさないマイルドなドープが実現していることを示した。一方、４００℃にて熱処理したＬｉプレドープＳｉＯxでは、３４原子％Ｌｉドープしたサンプル３のみ結晶化が観測され、ピーク解析の結果、Ｓｉ結晶、Ｌｉ4ＳｉＯ4、Ｌｉ2Ｏ、ＬｉＯＨのピークにて同定された。
　この結果は、以下の反応モデルで説明可能である。ＳｉＯ2成分はリチウムと反応し、Ｌｉ4ＳｉＯ4を形成することが分かっている。この際、還元反応が生じ、ＳｉもＬｉ4ＳｉＯ4と同モル比で生成する（式（４））。また、ＳｉＯ成分は酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）とＳｉを生成する（式（５））。トータルでは、式（６）のように表される。ピーク強度比からもＬｉ4ＳｉＯ4：Ｌｉ2Ｏ：Ｓｉが１：１：２の関係と推測され、３４％という高濃度Ｌｉドープの場合、熱反応にてＳｉＯxの還元反応を引き起こすことが分かった。
　なお、Ｌｉ３４原子％ドープ品は熱処理後も安定化することなく水と激しく反応し、電池形成不能であった。ＬｉＯＨのＸＲＤピークは溶出Ｌｉと水分との反応が原因と思われる。
４Ｌｉ＋２ＳｉＯ2→Ｌｉ4ＳｉＯ4＋Ｓｉ（４）
２Ｌｉ＋ＳｉＯ→Ｌｉ2Ｏ＋Ｓｉ　（５）
６Ｌｉ＋ＳｉＯ＋２ＳｉＯ2→Ｌｉ4ＳｉＯ4＋Ｌｉ2Ｏ＋２Ｓｉ　（６）
　一方、上述の結果から、新たな新技術の可能性が考えられる。すなわち、ナフタレン触媒サイクル手法と熱処理とを組み合わせることにより、ＳｉＯ2のＳｉ化またはＳｉＯx化が可能であることが考えられる。（式（４）、（５））。例えば、本手法はＬｉ侵入経路が確保されていれば、多孔性材料などに適用した場合でも、材料内部までＬｉ浸透が可能なため、均一な還元ができることが考えられる。
　また、タクトタイム低減に関して、上述の反応機構は触媒サイクルであるので、加温による高速化も可能である。Ｎａナフタレニドの場合、活性化エネルギーは５～１０ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、反応速度が２０℃→５０℃で約８倍に上昇する（Ｐ．Ｊ．Ｚａｎｄｓｔｒａ　ｅｔ　ａｌ）。上述の実施例では、安全性確保の視点から室温２４時間の反応にとどめたが、５０℃反応の場合、３時間前後の処理までタクトタイム低減が可能になる。
　以上、本技術の実施形態およびその変形例、ならびに実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
　例えば、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
　また、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
　また、上述の実施形態および実施例では、電解質として電解液またはゲル電解質を備える電池に対して本技術を適用した例について説明したが、本技術はこの例に限定されるものではない。例えば、本技術は薄膜型全固体電池またはバルク型全固体電池にも適用可能である。
　また、上述の実施形態および実施例では、円筒型、扁平型、角型およびコイン型の電池に本技術を適用した例について説明したが、電池の形状は特に限定されるものではない。例えば、スマートウオッチ、ヘッドマウンドディスプレイ、ｉＧｌａｓｓ（登録商標）などのウェアラブル端末に搭載されるフレキシブル電池などについても適用することができる。
　また、上述の実施形態および実施例では、巻回構造を有する電池に対して本技術を適用した例について説明したが、電池の構造はこれに限定されるものではなく、正極および負極を折り畳んだ構造、または積み重ねた構造を有する電池などに対しても本技術は適用可能である。
　また、上述の実施形態および実施例では、電極が集電体と活物質層とを備える構成を例として説明したが、電極の構成はこれに限定されるもではない。例えば、電極が活物質層のみからなる構成としてもよい。
　また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
（１）
　リチウムと、
　ケイ素またはスズからなる第１の元素と、
　酸素またはフッ素からなる第２の元素と
を含み、
　前記第１の元素と前記リチウムとの化合物相を実質的に含まず、前記第１の元素および前記第２の元素を含むアモルファス相を含み、前記リチウムが前記第２の元素との間にイオン結合を形成している負極活物質。
（２）
　前記第２の元素が前記酸素からなる、リチウム含有ＳｉＯx（０．３３＜ｘ＜２）またはリチウム含有ＳｎＯy（０．３３＜ｙ＜２）である（１）に記載の負極活物質。
（３）
　前記リチウムの含有量は、１０原子％以上４５原子％以下である（２）に記載の負極活物質。
（４）
　粒子である（１）から（３）のいずれかに記載の負極活物質。
（５）
　粒子表面の少なくとも一部を被覆する被覆部を有し、
　前記被覆部は、炭素、水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、フッ化物、炭化水素化合物および有機高分子化合物の少なくとも一つを含む（４）に記載の負極活物質。
（６）
　（１）から（５）のいずれかに記載の負極活物質を含む負極活物質層を有する負極。
（７）
　正極と、
　負極と、
　電解質と
を備え、
　前記負極は、（１）から（５）のいずれかに記載の負極活物質を含む負極活物質層を有する電池。
（８）
　ケイ素またはスズからなる第１の元素と、酸素またはフッ素からなる第２の元素とを含むＳｉまたはＳｎ含有粒子にリチウムをドーピングして、Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子を得ることと、
　前記Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子に熱処理を施すことと
を含み、
　前記熱処理は、３００℃以上６００℃未満である負極活物質の製造方法。
（９）
　前記Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子は、前記第１の元素および前記第２の元素を含むアモルファス相を含むものである（８）に記載の負極活物質の製造方法。
（１０）
　前記Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子を得ることを、前記ＳｉまたはＳｎ含有粒子を金属Ｌｉと共に、ナフタレンおよび鎖状エーテル化合物を含む溶液に入れて反応させることにより行う（８）から（９）のいずれかに記載の負極活物質の製造方法。
（１１）
　（７）に記載の電池を備える電池パック。
（１２）
　（７）に記載の電池を備え、
　上記電池から電力の供給を受ける電子機器。
（１３）
　（７）に記載の電池と、
　上記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
　上記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
　を備える電動車両。
（１４）
　（７）に記載の電池を備え、
　上記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
（１５）
　他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
　上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記電池の充放電制御を行う（１４）に記載の蓄電装置。
（１６）
　（７）に記載の電池を備え、
　上記電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記電池に電力が供給される電力システム
　１１　　電池缶
　１２、１３　　絶縁板
　１４　　電池蓋
　１５　　安全弁機構
　１５Ａ　　ディスク板
　１６　　熱感抵抗素子
　１７　　ガスケット
　２０　　巻回電極体
　２１　　正極
　２１Ａ　　正極集電体
　２１Ｂ　　正極活物質層
　２２　　負極
　２２Ａ　　負極集電体
　２２Ｂ　　負極活物質層
　２３　　セパレータ
　２４　　センターピン
　２５　　正極リード
　２６　　負極リード

Claims (10)

  1. 　リチウムと、
    　ケイ素またはスズからなる第１の元素と、
    　酸素またはフッ素からなる第２の元素と
    を含み、
    　前記第１の元素と前記リチウムとの化合物相を実質的に含まず、前記第１の元素および前記第２の元素を含むアモルファス相を含み、前記リチウムが前記第２の元素との間にイオン結合を形成している負極活物質。
  2. 　前記第２の元素が前記酸素からなる、リチウム含有ＳｉＯx（０．３３＜ｘ＜２）またはリチウム含有ＳｎＯy（０．３３＜ｙ＜２）である請求項１に記載の負極活物質。
  3. 　前記リチウムの含有量は、１０原子％以上４５原子％以下である請求項２に記載の負極活物質。
  4. 　粒子である請求項１に記載の負極活物質。
  5. 　粒子表面の少なくとも一部を被覆する被覆部を有し、
    　前記被覆部は、炭素、水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、フッ化物、炭化水素化合物および有機高分子化合物の少なくとも一つを含む請求項４に記載の負極活物質。
  6. 　請求項１に記載の負極活物質を含む負極活物質層を有する負極。
  7. 　正極と、
    　負極と、
    　電解質と
    を備え、
    　前記負極は、請求項１に記載の負極活物質を含む負極活物質層を有する電池。
  8. 　ケイ素またはスズからなる第１の元素と、酸素またはフッ素からなる第２の元素とを含むＳｉまたはＳｎ含有粒子にリチウムをドーピングして、Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子を得ることと、
    　前記Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子に熱処理を施すことと
    を含み、
    　前記熱処理は、３００℃以上６００℃未満である負極活物質の製造方法。
  9. 　前記Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子は、前記第１の元素および前記第２の元素を含むアモルファス相を含むものである請求項８に記載の負極活物質の製造方法。
  10. 　前記Ｌｉドープ後のＳｉまたはＳｎ含有粒子を得ることを、前記ＳｉまたはＳｎ含有粒子を金属Ｌｉと共に、ナフタレンおよび鎖状エーテル化合物を含む溶液に入れて反応させることにより行う請求項８に記載の負極活物質の製造方法。
PCT/JP2016/001313 2015-03-31 2016-03-10 負極活物質およびその製造方法、負極、ならびに電池 WO2016157743A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/560,221 US11804598B2 (en) 2015-03-31 2016-03-10 Negative electrode active material and method for producing the same, negative electrode, and battery

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-073205 2015-03-31
JP2015073205A JP6844814B2 (ja) 2015-03-31 2015-03-31 負極活物質およびその製造方法、負極、ならびに電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016157743A1 true WO2016157743A1 (ja) 2016-10-06

Family

ID=57004866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/001313 WO2016157743A1 (ja) 2015-03-31 2016-03-10 負極活物質およびその製造方法、負極、ならびに電池

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11804598B2 (ja)
JP (1) JP6844814B2 (ja)
WO (1) WO2016157743A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018079353A1 (ja) * 2016-10-25 2018-05-03 マクセルホールディングス株式会社 リチウムイオン二次電池
WO2018088311A1 (ja) * 2016-11-14 2018-05-17 マクセルホールディングス株式会社 非水電解液系電気化学素子用負極、その製造方法、リチウムイオン二次電池およびその製造方法
WO2018123330A1 (ja) * 2016-12-29 2018-07-05 株式会社村田製作所 負極活物質およびその製造方法、負極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システム
JP2019129012A (ja) * 2018-01-22 2019-08-01 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質蓄電素子の製造方法、プレドープ材と触媒との複合粉末の製造方法、及びプレドープ材と触媒との複合粉末
EP3618161A4 (en) * 2017-05-25 2021-01-13 Murata Manufacturing Co., Ltd. NON-AQUEOUS ELECTROLYTE RECHARGEABLE BATTERY AND PROCESS FOR PRODUCING A NON-AQUEOUS ELECTROLYTE RECHARGEABLE BATTERY
EP3633784A4 (en) * 2017-05-25 2021-05-26 Kabushiki Kaisha Toshiba ELECTRICITY STORAGE UNIT AND ELECTRICITY STORAGE SYSTEM
JP2021525438A (ja) * 2018-09-27 2021-09-24 エルジー・ケム・リミテッド 全固体電池用負極及びその製造方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3444877B1 (en) 2016-04-13 2021-11-10 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for producing negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and method for producing negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries
CN106816594B (zh) * 2017-03-06 2021-01-05 贝特瑞新材料集团股份有限公司 一种复合物、其制备方法及在锂离子二次电池中的用途
JP6964386B2 (ja) * 2017-08-03 2021-11-10 信越化学工業株式会社 非水電解質二次電池用負極活物質及び非水電解質二次電池、並びに非水電解質二次電池用負極材の製造方法
JP6933590B2 (ja) * 2018-02-22 2021-09-08 日産自動車株式会社 負極活物質のプレドープ方法、負極の製造方法、及び蓄電デバイスの製造方法
CN113614955B (zh) * 2019-04-26 2024-07-05 株式会社村田制作所 负极活性物质、负极以及二次电池
WO2021059974A1 (ja) * 2019-09-25 2021-04-01 株式会社村田製作所 活物質およびその製造方法、ならびに電極および二次電池
JP7561099B2 (ja) * 2021-07-27 2024-10-03 信越化学工業株式会社 負極活物質及びその製造方法
JP7558904B2 (ja) * 2021-07-27 2024-10-01 信越化学工業株式会社 負極及びその製造方法
CN113764642A (zh) * 2021-09-08 2021-12-07 广东凯金新能源科技股份有限公司 一种含锂硅氧化物复合负极材料及其制备方法和锂离子电池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007257867A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Sony Corp 負極および電池
WO2012132387A1 (ja) * 2011-03-28 2012-10-04 株式会社豊田自動織機 電極材料及びその製造方法、並びに電極、二次電池及び車両
WO2015025443A1 (ja) * 2013-08-21 2015-02-26 信越化学工業株式会社 負極活物質、負極活物質材料、負極電極、リチウムイオン二次電池、負極活物質の製造方法、並びに、リチウムイオン二次電池の製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2997741B2 (ja) 1992-07-29 2000-01-11 セイコーインスツルメンツ株式会社 非水電解質二次電池及びその製造方法
JP3079344B2 (ja) 1993-08-17 2000-08-21 セイコーインスツルメンツ株式会社 非水電解質二次電池及びその製造方法
JP2887632B2 (ja) 1993-03-22 1999-04-26 セイコーインスツルメンツ株式会社 非水電解質二次電池
JP3608904B2 (ja) 1997-04-17 2005-01-12 日立マクセル株式会社 リチウム二次電池の電極の製造方法
JP2005108826A (ja) * 2003-09-05 2005-04-21 Japan Storage Battery Co Ltd リチウム含有物質およびそれを含む非水電解質電気化学セルの製造方法
JP5011629B2 (ja) * 2004-02-19 2012-08-29 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質二次電池
JP4193141B2 (ja) 2005-03-25 2008-12-10 ソニー株式会社 リチウム二次電池用負極およびリチウム二次電池、並びにそれらの製造方法
CN102473902B (zh) * 2010-04-23 2015-07-29 松下电器产业株式会社 锂离子电池用负极及其制造方法以及锂离子电池
JP5947198B2 (ja) * 2012-11-21 2016-07-06 信越化学工業株式会社 蓄電デバイス用負極材および蓄電デバイス用電極の製造方法
US9893353B2 (en) * 2013-05-23 2018-02-13 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and secondary battery
WO2017006561A1 (ja) * 2015-07-07 2017-01-12 信越化学工業株式会社 非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法、非水電解質二次電池用負極の製造方法、及び非水電解質二次電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007257867A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Sony Corp 負極および電池
WO2012132387A1 (ja) * 2011-03-28 2012-10-04 株式会社豊田自動織機 電極材料及びその製造方法、並びに電極、二次電池及び車両
WO2015025443A1 (ja) * 2013-08-21 2015-02-26 信越化学工業株式会社 負極活物質、負極活物質材料、負極電極、リチウムイオン二次電池、負極活物質の製造方法、並びに、リチウムイオン二次電池の製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AL-GHRABI, M. A. ET AL.: "Combinatorial Studies of Si1-xOx as a Potential Negative Electrode Material for Li-Ion Battery Applications", JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY, vol. 160, no. 9, 2013, pages A1587 - A1593, XP055317836 *
OBROVAC, M. N. ET AL.: "Alloy Negative Electrodes for Li-Ion Batteries", CHEMICAL REVIEWS, 2014, pages 11491 - 11493, XP055317843 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018079353A1 (ja) * 2016-10-25 2018-05-03 マクセルホールディングス株式会社 リチウムイオン二次電池
WO2018088311A1 (ja) * 2016-11-14 2018-05-17 マクセルホールディングス株式会社 非水電解液系電気化学素子用負極、その製造方法、リチウムイオン二次電池およびその製造方法
JP7107227B2 (ja) 2016-12-29 2022-07-27 株式会社村田製作所 負極活物質およびその製造方法、負極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システム
WO2018123330A1 (ja) * 2016-12-29 2018-07-05 株式会社村田製作所 負極活物質およびその製造方法、負極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システム
CN110121804A (zh) * 2016-12-29 2019-08-13 株式会社村田制作所 负极活性物质及其制造方法、负极、电池、电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置以及电力系统
JPWO2018123330A1 (ja) * 2016-12-29 2019-10-31 株式会社村田製作所 負極活物質およびその製造方法、負極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システム
EP3618161A4 (en) * 2017-05-25 2021-01-13 Murata Manufacturing Co., Ltd. NON-AQUEOUS ELECTROLYTE RECHARGEABLE BATTERY AND PROCESS FOR PRODUCING A NON-AQUEOUS ELECTROLYTE RECHARGEABLE BATTERY
EP3633784A4 (en) * 2017-05-25 2021-05-26 Kabushiki Kaisha Toshiba ELECTRICITY STORAGE UNIT AND ELECTRICITY STORAGE SYSTEM
US11831008B2 (en) 2017-05-25 2023-11-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2019129012A (ja) * 2018-01-22 2019-08-01 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質蓄電素子の製造方法、プレドープ材と触媒との複合粉末の製造方法、及びプレドープ材と触媒との複合粉末
JP7052371B2 (ja) 2018-01-22 2022-04-12 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質蓄電素子の製造方法、プレドープ材と触媒との複合粉末の製造方法、及びプレドープ材と触媒との複合粉末
JP7237092B2 (ja) 2018-09-27 2023-03-10 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 全固体電池用負極及びその製造方法
JP2021525438A (ja) * 2018-09-27 2021-09-24 エルジー・ケム・リミテッド 全固体電池用負極及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11804598B2 (en) 2023-10-31
JP6844814B2 (ja) 2021-03-17
US20180047981A1 (en) 2018-02-15
JP2016192385A (ja) 2016-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6844814B2 (ja) 負極活物質およびその製造方法、負極、ならびに電池
WO2016017077A1 (ja) 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
WO2016017079A1 (ja) 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
WO2018123330A1 (ja) 負極活物質およびその製造方法、負極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システム
JP6874404B2 (ja) 非水電解液電池用の正極、非水電解液電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
JP6776530B2 (ja) 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
KR101382502B1 (ko) 전지용 활물질 및 전지
JP2013222502A (ja) 正極活物質およびその製造方法、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システム
JP7243879B2 (ja) 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
JP2016033903A (ja) 正極活物質、正極および電池
JP2020013798A (ja) 負極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
JP2013222503A (ja) 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
KR102160332B1 (ko) 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템
JP6988896B2 (ja) 負極活物質およびその製造方法、電池ならびに電子機器
CN109891644B (zh) 正极材料、正极、电池、电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置以及电力系统
JP2016152213A (ja) 負極活物質粒子およびその製造方法、負極、電池、ならびに導電性粒子
WO2018135061A1 (ja) 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
JP6988897B2 (ja) 負極活物質およびその製造方法、薄膜電極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システム
JP7251554B2 (ja) 電池、電池パック、電子機器、電動車両および電力システム

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: 16771637

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15560221

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16771637

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1