Top > Search of Japanese Patents > ELECTROPLATING SOLUTION, PROCESS OF MANUFACTURING ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY

ELECTROPLATING SOLUTION, PROCESS OF MANUFACTURING ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY

Patent code P150011825
File No. 1379
Posted date Apr 3, 2015
Application number P2012-248546
Publication number P2014-096321A
Patent number P6057208
Date of filing Nov 12, 2012
Date of publication of application May 22, 2014
Date of registration Dec 16, 2016
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 ELECTROPLATING SOLUTION, PROCESS OF MANUFACTURING ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electroplating solution 30 capable of stably depositing an active material 12 for a lithium secondary battery excellent in charging and discharging cycle characteristics.
SOLUTION: The electroplating solution 30 for electrodepositing the active material 12 for a lithium secondary battery composed of amorphous and metastable phase Si-O-C containing silicon, oxygen, and 10 atom% to 70 atom% of carbon, having a composition rate of silicon and oxygen SiOx (0.5・X<1.5), contains a silicon ion, an electrolyte ion, a PC which is a carbonate based nonaqueous solvent, and an FEC which is a 0.001 to 10 vol.% of carbonate based additive.
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、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。

シリコンを活物質とすると、負極活物質あたりの理論エネルギー容量が4200mAh/gとなり、大容量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、充放電するときに大きな体積変化を伴う。このため、活物質の脱落等が発生し、充放電を繰り返すと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、多孔質化及び集電体の粗面化等が検討されている。

発明者らは、特開2012-89267号公報及び特開2012-204195号公報において、シリコンと酸素と炭素とが均一に分散しており、シリコンと酸素の組成比がSiOx(0.1≦X<2)であり、アモルファスかつ準安定相のSi-O-Cからなる活物質を用いることで、充放電による容量変化が小さい電池が提供できることを開示している。この活物質は、シリコンイオン、酸素及び炭素を含有する電解溶液から、電気化学的成膜法により製造される。

しかし、充放電サイクル特性のより良好なリチウム二次電池を、より安定して製造することが求められていた。

なお、特開2005―116264号公報には、薄帯上にシリコンを電析することによりリチウム二次電池の負極を製造する方法が開示されている。しかし、明細書には、析出したSiが酸化してSiO或いはSiO2に転化することを防止するように留意することが記載されている。すなわち酸化状態のシリコンを電析する発明は積極的に除外されている。

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を製造するための電気めっき液、前記電気めっき液を用いるリチウム二次電池用活物質の製造方法、及び前記活物質用いて製造された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】
 
シリコンと酸素と10~70at%の炭素とを含有し、シリコンと酸素の組成比がSiOx(0.1≦X<2.0)であり、アモルファスかつ準安定相のSi-O-Cからなるリチウム二次電池用活物質を電析する電気めっき液であって、
シリコンイオンと、電解質イオンと、非水溶媒と、0.001~10vol%の、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、およびジプロピルカーボネートから選ばれる1種以上のカーボネート系添加剤と、を含むことを特徴とする電気めっき液

【請求項2】
 
前記非水溶媒が、カーボネート系溶媒であることを特徴とする請求項1に記載の電気めっき液。

【請求項3】
 
前記カーボネート系溶媒が、プロピレンカーボネートであり、
前記カーボネート系添加剤が、フルオロエチレンカーボネートであることを特徴とする請求項2に記載の電気めっき液。

【請求項4】
 
シリコンと酸素と10~70at%の炭素とを含有し、シリコンと酸素の組成比がSiOx(0.1≦X<2.0)であり、アモルファスかつ準安定相のSi-O-Cからなるリチウム二次電池用活物質の製造方法であって、
シリコンイオンと、電解質イオンと、非水溶媒と、0.001~10vol%の、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、およびジプロピルカーボネートから選ばれる1種以上のカーボネート系添加剤と、を含む電気めっき液を用いて電析を行うことを特徴とするリチウム二次電池用活物質の製造方法

【請求項5】
 
前記非水溶媒が、カーボネート系溶媒であることを特徴とする請求項4に記載のリチウム二次電池用活物質の製造方法。

【請求項6】
 
前記カーボネート系溶媒が、プロピレンカーボネートであり、
前記カーボネート系添加剤が、フルオロエチレンカーボネートであることを特徴とする請求項5に記載のリチウム二次電池用活物質の製造方法。

【請求項7】
 
シリコンイオンと、電解質イオンと、非水溶媒と、0.001~10vol%の、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、およびジプロピルカーボネートから選ばれる1種以上のカーボネート系添加剤と、を含む電気めっき液を用いて電析を行うことで製造された、シリコンと酸素と10~70at%の炭素とを含有し、シリコンと酸素の組成比がSiOx(0.1≦X<2.0)であり、アモルファスかつ準安定相のSi-O-Cからなるリチウム二次電池用活物質を用いて製造された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

※Click image to enlarge.

JP2012248546thum.jpg
State of application right Registered
Please contact us by E-mail or facsimile if you have any interests on this patent.


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close