電氣設(shè)備用負(fù)極和使用了其的電氣設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電氣設(shè)備用負(fù)極和使用了其的電氣設(shè)備。本發(fā)明的電氣設(shè)備用負(fù)極和 使用了其的電氣設(shè)備例如可W作為二次電池、電容器等用于電動汽車、燃料電池車和混合 動力電動汽車等車輛的發(fā)動機(jī)等的驅(qū)動用電源、輔助電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為了應(yīng)對大氣污染、全球變暖，迫切期望二氧化碳量的降低。在汽車行業(yè) 中，電動汽車巧V)、混合動力電動汽車化EV)的導(dǎo)入所帶來的二氧化碳排出量的降低備受 期待，正在積極進(jìn)行掌握它們的實(shí)用化的關(guān)鍵的發(fā)動機(jī)驅(qū)動用二次電池等電氣設(shè)備的開 發(fā)。
[0003] 作為發(fā)動機(jī)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裡離子二 次電池相比，要求具有極高的功率特性和高能量。因此，在所有電池之中具有最高理論能量 的裡離子二次電池備受關(guān)注，現(xiàn)在正在快速地進(jìn)行開發(fā)。
[0004] 裡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(fù)極活性物質(zhì)等涂布于負(fù)極集電體的兩面而成 的負(fù)極夾著電解質(zhì)層而被連接并容納于電池外殼。
[0005] 一直W來，裡離子二次電池的負(fù)極使用了在充放電循環(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(fù)極材料由于通過向石墨晶體中吸藏/釋放裡離子 來進(jìn)行充放電，因此存在無法獲得由最大裡導(dǎo)入化合物即LiCe得到的理論容量372mAh/g W上的充放電容量該一缺點(diǎn)。因此，難W利用碳/石墨系負(fù)極材料獲得滿足車輛用途的實(shí) 用化水平的容量、能量密度。
[0006] 另一方面，負(fù)極使用了與Li進(jìn)行合金化的材料而成的電池與現(xiàn)有的碳/石墨系負(fù) 極材料相比，能量密度提高，因此作為車輛用途的負(fù)極材料受到期待。例如，Si材料在充放 電中如下述反應(yīng)式（1)那樣平均Imol吸藏釋放4. 4mol的裡離子，對于Li22Sig( =Li4.4Si)， 理論容量為2100mAh/g。進(jìn)而，相對于Si重量而算出時(shí)，具有3200mAh/g(參照參考例C的 樣品42)的初始容量。
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，具有集電體、以及配置于所述集電體的表面的包 含負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑和粘結(jié)劑的電極層， 所述負(fù)極活性物質(zhì)包含下述式（1)所示的合金， SixZnyM人(1) 上述式（1)中， M為選自由V、Sn、Al、C、以及它們的組合組成的組中的至少1種金屬， 所述A為不可避免的雜質(zhì)， x、y、z 和 a 表示質(zhì)量 ％ 的值，此時(shí)，0〈x〈100、0〈y〈100、0〈z〈100,并且 O < a〈0. 5、 x+y+z+a = 100， 并且，電極層的伸長率（s )為I. 29%〈 S〈1. 70%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，所述S為1.40% 彡 S〈1.70%〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，所述S為1.40% 彡S彡L66%〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，所述S為 1. 40%彡 S 彡 L 57%〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，所述S為 1. 47%彡 S 彡 L 57%〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，所述S為 1. 53%彡 S 彡 L 57%〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，所述粘結(jié)劑包含 具有超過1.0 OGPa且不足7. 40GPa的E彈性模量的樹脂。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，所述集電體的彈 性伸長率為1. 30%以上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，所述負(fù)極活性物 質(zhì)是所述式（1)所示的合金和碳系材料混合而成的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述M為V， 所述X為33~50、所述y超過0且為46以下、所述z為21~67。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述M為V， 所述X為33~47、所述y為11~27、所述z為33~56。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述M為Sn， 所述X超過23且不足64、y超過0且不足65、z為4以上且58以下。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述z不足34。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述X不足44、z為34以上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述y超過27且不足61。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述X不足34。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，所述y超過38、所述z不足 24。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電氣設(shè)備用負(fù)極活性物質(zhì)，其中，所述X為24以上且不足 38 〇
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述x不足38、所述y超過27、所 述z不足40。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述X不足29、所述z為40以上。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述M為A1， 所述 x、y 和 z 為 21 < x〈100、0〈y〈79、0〈z〈79。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述x、y和z為26 < X < 78、 16 彡 y 彡 69、0〈z 彡 51〇
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述x、y和z為26 < X < 66、 16彡y彡69、2彡z彡51〇
24. 根據(jù)權(quán)利要求21~23中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述x、y和z為 26彡X彡47、18彡y彡44、22彡z彡46〇
25. 根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述M為C， 所述X超過25且不足54、所述y超過13且不足69、所述z超過1且不足47。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的電氣設(shè)備用負(fù)極，其中，所述y超過17、所述z不足34。
27. -種電氣設(shè)備，其包含權(quán)利要求1~26中任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備用負(fù)極。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種表現(xiàn)出維持高循環(huán)特性且初始容量也高的平衡良好的特性的Li離子二次電池等的電氣設(shè)備用負(fù)極。一種電氣設(shè)備用負(fù)極，其特征在于，具有集電體、以及配置于前述集電體的表面的包含負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑和粘結(jié)劑的電極層，前述負(fù)極活性物質(zhì)包含下述式(1)：SixZnyMzAa(上述式(1)中，M為選自由V、Sn、Al、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(shí)，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，并且電極層的伸長率(δ)為1.29％＜δ＜1.70％。
【IPC分類】H01M4-36, C22C18-00, H01M4-66, H01M4-38, H01M4-62, H01M4-134, C22C13-00, C22C21-02, C22C21-10, C22C18-04, C22C27-02
【公開號】CN104813513
【申請?zhí)枴緾N201380061087
【發(fā)明人】山本健介, 渡邊學(xué), 三木文博, 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29日
【申請日】2013年11月19日
【公告號】EP2924778A1, WO2014080895A1