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ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ELECTRODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY

Patent code P100001168
File No. WASEDA-1129
Posted date Nov 4, 2010
Application number P2010-232941
Publication number P2012-089267A
Patent number P5697078
Date of filing Oct 15, 2010
Date of publication of application May 10, 2012
Date of registration Feb 20, 2015
Inventor
  • (In Japanese)逢坂 哲彌
  • (In Japanese)門間 聰之
  • (In Japanese)横島 時彦
  • (In Japanese)奈良 洋希
Applicant
  • (In Japanese)学校法人早稲田大学
Title ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ELECTRODE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active material for a lithium secondary battery which has a high energy density and a long charge/discharge cycle life.
SOLUTION: A negative electrode active material 12 for a lithium secondary battery is produced by an electric plating process that is an electrochemical deposition process, using an electrolyte 16 including lithium ions. The active material is amorphous including silicon, oxygen, and carbon. A carbon content is 10 to 30 atomic percent and Si, O, and C are uniformly distributed. The analyses by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and glow-discharge light emission spectroscopy reveals that the coupling state of the active material is constant as a whole and Si-Ox-Cy(x=1.29).
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


携帯電子機器等の電源としてリチウム二次電池が用いられている。一般的なリチウム二次電池では、負極の活物質として、黒鉛を代表とする炭素材料が用いられている。しかしながら、黒鉛からなる活物質では、リチウムがLiC6の組成までしか挿入できず、理論エネルギー容量は372mAh/gである。



高容量化のために、シリコンを活物質とすると、理論エネルギー容量が4200mAh/gのリチウム電池が実現可能とされている。



しかし、シリコンを活物質とする負極は、充放電するときの大きな体積変化に伴い、活物質の脱落等が発生するため、充放電により容量が低下するという問題があった。このため、活物質の第三金属との合金化、カーボン材料とのコンポジット化、薄膜化、多孔質化および集電体の粗面化等が検討されている。



例えば、特開2009―231072号公報には、粗面化された集電体上に、薄膜形成方法により、微結晶Si活物質または非晶質Si活物質を形成したリチウム二次電池が提案されている。



また、Electrochimica Acta、2007年53巻111ページから116ページには、電析法によりシリコンを製造する方法が記載されているが、有機溶媒からポーラス状のシリコンの析出となっている。



また、Journal of the Solid State Electrochemistry, Online First、2008年12月21号には、リチウム-シリコンを活物質として負極に用いる電池が提案されている。



しかし、実用化のためには、エネルギー容量がより高く、より充放電サイクル特性の良いリチウム二次電池用活物質、リチウム二次電池用負極、およびリチウム二次電池が求められていた。



なお、特開2006―321688号公報には電析法によりシリコンを製造する方法が開示されている。上記製造方法は800~900℃において行われる溶融塩電析であり、不純物濃度が100ppm以下の高純度シリコンを得ることを目的とする。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、シリコンを含有するリチウム二次電池用活物質および前記リチウム二次電池用活物質を有するリチウム二次電池用負極、および前記リチウム二次電池用負極を具備するリチウム二次電池に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
シリコンイオンと、酸素と、炭素とを含有する電解液から、電気化学的成膜法により作製されたアモルファス物質に、電気化学的手法によって予め酸化リチウムを生成させたリチウム二次電池用活物質であって、前記アモルファス物質は、シリコンと、酸素と、10at%以上30at%以下の炭素とを含有しシリコンと酸素との組成比がSiOx(0.5≦X≦1.5)であることを特徴とするリチウム二次電池用活物質。

【請求項2】
 
請求項1に記載の活物質、を有することを特徴とするリチウム二次電池用負極。

【請求項3】
 
請求項2に記載のリチウム二次電池用負極を具備することを特徴とするリチウム二次電池。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010232941thum.jpg
State of application right Registered
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