電氣設備用負極、及使用其的電氣設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣設備用負極、及使用其的電氣設備。本發(fā)明的電氣設備用負極及 使用其的電氣設備例如可以作為二次電池、電容器等用于電動汽車、燃料電池車及混合動 力電動汽車等車輛的發(fā)動機等的驅(qū)動用電源、輔助電源。
【背景技術】
[0002] 近年來，為了應對大氣污染、全球變暖，迫切期望二氧化碳量的降低。汽車行業(yè)中， 電動汽車（EV)、混合動力電動汽車（HEV)的引入所帶來的二氧化碳排出量的降低備受期 待，掌握它們的實用化的關鍵的發(fā)動機驅(qū)動用二次電池等電氣設備的開發(fā)正在積極進行。
[0003] 作為發(fā)動機驅(qū)動用二次電池，與移動電話、筆記本電腦等所使用的民用鋰離子二 次電池相比，要求極高的功率特性、以及具有高能量。因此，在所有電池中具有最高的理論 能量的鋰離子二次電池備受關注，現(xiàn)在正迅速地進行開發(fā)。
[0004] 鋰離子二次電池通常具有如下的結(jié)構(gòu)：使用粘結(jié)劑將正極活性物質(zhì)等涂布于正極 集電體的兩面而成的正極、與使用粘結(jié)劑將負極活性物質(zhì)等涂布于負極集電體的兩面而成 的負極介由電解質(zhì)層而被連接，容納于電池外殼中。
[0005] -直以來，鋰離子二次電池的負極使用在充放電循環(huán)的壽命、成本方面有利的碳/ 石墨系材料。但是，碳/石墨系的負極材料由于通過鋰離子向石墨晶體中的吸藏/釋放而 進行充放電，因此具有得不到由最大鋰導入化合物即1^(： 6得到的理論容量372mAh/g以上 的充放電容量這樣的缺點。因此，難以利用碳/石墨系負極材料得到滿足車輛用途的實用 化水平的容量、能量密度。
[0006] 另一方面，負極使用了與Li合金化的材料的電池與現(xiàn)有的碳/石墨系負極材料相 比，能量密度提高，因此作為車輛用途的負極材料受到期待。例如，Si材料在充放電中像下 述的反應式（A)這樣每Imol中吸藏釋放4. 4mol的鋰離子，對于Li22Si5 ( = Li44Si)，理論 容量為2100mAh/g。進而，相對于Si重量而算出時，具有3200mAh/g的初始容量。
[0007]
【主權(quán)項】
1. 一種電氣設備用負極，其具有集電體、以及配置于所述集電體的表面的包含負極活 性物質(zhì)、導電助劑和粘結(jié)劑的電極層， 所述負極活性物質(zhì)是下述式（1)所示的合金與碳系材料混合而成的， SixSnyM人 (1) 上述式（1)中， M為選自由Al、V、C、以及它們的組合組成的組中的至少1種金屬， A為不可避免的雜質(zhì)， x、y、z和a表示質(zhì)量 ％ 的值，此時，0〈x〈100,0〈y〈100,0〈z〈100,并且O<a〈0. 5，x+y+z+a= IOOo
2. 根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣設備用負極，其中，所述負極活性物質(zhì)中的合金的含有 率為3%~70%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣設備用負極，其中，所述負極活性物質(zhì)中的合金的含有 率為30%~50%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣設備用負極，其中，所述負極活性物質(zhì)中的合金的含有 率為50%~70%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述合金的平均粒徑小 于所述碳系材料的平均粒徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述M為A1， 所述X為12以上且低于100,所述y超過0且為45以下，所述z超過0且為43以下。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電氣設備用負極，其中，所述X為31以上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電氣設備用負極，其中，所述X為50以下。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電氣設備用負極，其中，所述y為15以上，所述z為18以上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述M為V， 所述X為27以上且低于100,所述y超過0且為73以下，所述z超過0且為73以下。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電氣設備用負極，其中，所述X為84以下，所述y為10以 上且73以下，所述z為6以上且73以下。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電氣設備用負極，其中，所述y為10以上且63以下，所述 z為6以上且63以下。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電氣設備用負極，其中，所述X為52以下。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣設備用負極，其中，所述y為40以下，所述z為20以 上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述M為C， 所述X為29以上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電氣設備用負極，其中，所述X為63以下，所述y為14以 上且48以下，所述z為11以上且48以下。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電氣設備用負極，其中，所述X為44以下。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電氣設備用負極，其中，所述X為40以下，所述y為34以 上。
19. 一種電氣設備，其包含權(quán)利要求1~18中任一項所述的電氣設備用負極。
【專利摘要】提供維持高循環(huán)特性、且初始容量也高、表現(xiàn)出平衡良好的特性的Li離子二次電池等的電氣設備用負極。一種電氣設備用負極，其具有集電體、以及配置于前述集電體的表面的包含負極活性物質(zhì)、導電助劑和粘結(jié)劑的電極層，前述負極活性物質(zhì)是將下述式(1)：SixSnyMzAa(上述式(1)中，M為選自由Al、V、C、以及它們的組合組成的組中的至少1種金屬，A為不可避免的雜質(zhì)，x、y、z和a表示質(zhì)量％的值，此時，0<x<100，0<y<100，0<z<100，并且0≤a<0.5，x+y+z+a＝100。)所示的合金與碳系材料混合而成的。
【IPC分類】C22C27-02, C22C13-00, H01M4-38, C22C28-00, H01M4-133, C22C21-00, C22C30-04, H01M4-36, H01M4-134, H01M4-587
【公開號】CN104798227
【申請?zhí)枴緾N201380061204
【發(fā)明人】三木文博, 渡邊學, 山本健介, 真田貴志, 千葉啟貴
【申請人】日產(chǎn)自動車株式會社
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2013年11月19日
【公告號】EP2924776A1, WO2014080887A1