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] 本發明設及電氣設備用負極、及使用其的電氣設備。本發明的電氣設備用負極及 使用其的電氣設備例如可W作為二次電池、電容器等用于電動汽車、燃料電池車及混合動 力電動汽車等車輛的發動機等的驅動用電源、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。汽車行業中， 電動汽車巧V)、混合動力電動汽車化EV)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動機驅動用二次電池等電氣設備的開發正在積極進行。
[0003] 作為發動機驅動用二次電池，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，要求極高的功率特性、W及具有高能量。因此，在所有電池中具有最高的理論 能量的裡離子二次電池備受關注，現在正迅速地進行開發。
[0004] 裡離子二次電池通常具有如下的結構；使用粘結劑將正極活性物質等涂布于正極 集電體的兩面而成的正極、與使用粘結劑將負極活性物質等涂布于負極集電體的兩面而成 的負極介由電解質層而被連接，容納于電池外殼中。
[0005] 一直W來，裡離子二次電池的負極使用在充放電循環的壽命、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裡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裡導入化合物即LiCe得到的理論容量372mAh/gW上 的充放電容量該樣的缺點。因此，難W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)該樣每Imol中吸藏釋放4. 4mol的裡離子，對于Li22Si5( =Li4.4Si)，理論 容量為2100mAh/g。進而，相對于Si重量而算出時，具有3200mAh/g(參見參考例C的比較 參考例34)的初始容量。
[0007]
【主權項】
1. 一種電氣設備用負極，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 含負極活性物質、導電助劑和粘結劑的電極層， 所述負極活性物質包含下述式（1)所示的合金， SixTiyM人 ⑴ 上述式（1)中， M為選自由Ge、Sn、Zn、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， x、y、z 和 a 表示質量 ％ 的值，此時，0〈x〈100,0〈y〈100,0〈z〈100,并且 O < a〈0. 5， x+y+z+a = 100， 所述集電體的彈性伸長率為I. 30%以上。
2. 根據權利要求1所述的電氣設備用負極，其中，所述集電體的彈性伸長率為1. 40% 以上。
3. 根據權利要求2所述的電氣設備用負極，其中，所述集電體的彈性伸長率為1. 50% 以上。
4. 根據權利要求1~3中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述M為Ge， 所述X為17以上且低于90,所述y超過10且低于83, z超過0且低于73。
5. 根據權利要求4所述的電氣設備用負極，其中，所述X為77以下，所述y為20以上， 所述z為3以上且63以下。
6. 根據權利要求5所述的電氣設備用負極，其中，所述y為68以下。
7. 根據權利要求6所述的電氣設備用負極，其中，所述X為50以下。
8. 根據權利要求7所述的電氣設備用負極，其中，所述X為46以下，所述y為51以上， 所述z為32以下。
9. 根據權利要求1~3中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述M為Sn， 所述x、y和z滿足下述數學式⑴或（2): 35. X 彡 78、0〈y 彡 37、7 彡 z 彡 30 (1) 35. X 彡 52、0〈y 彡 35、30 彡 z 彡 51 (2)。
10. 根據權利要求1~3中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述M為Sn， 所述x、y和z滿足下述數學式⑶或（4): 35彡X彡78、7彡y彡37、7彡z彡30 (3) 35. X 彡 52、7 彡 y 彡 35、30 彡 z 彡 51 (4)。
11. 根據權利要求1~3中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述M為Sn， 所述x、y和z滿足下述數學式（5)或（6): 35. X 彡 68、18 彡 y 彡 37、7 彡 z 彡 30 (5) 39. X 彡 52、7 彡 y 彡 20、30 彡 z 彡 51 (6)。
12. 根據權利要求1~3中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述M為Sn， 所述x、y和z滿足下述數學式（7): 46. X 彡 58、24 彡 y 彡 37、7 彡 z 彡 21 (7)。
13. 根據權利要求1~3中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述M為Zn， 所述x、y和z滿足下述數學式（8): 38. x〈100、0〈y〈62、0〈z〈62 (8)。
14. 根據權利要求13所述的電氣設備用負極，其中，所述x、y和z滿足下述數學式 (9)： 38. x〈100、0〈y < 42、0〈z < 39 (9)。
15. 根據權利要求13或14所述的電氣設備用負極，其中，所述x、y和z滿足下述數學 式（10): 38. X 彡 72、8 彡 y 彡 42、12 彡 z 彡 39 (10)。
16. 根據權利要求13~15中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述x、y和z滿足 下述數學式（11): 38. X 彡 61、19 彡 y 彡 42、12 彡 z 彡 35 (11)。
17. 根據權利要求13~16中任一項所述的電氣設備用負極，其中，所述x、y和z滿足 下述數學式（12): 47. X 彡 53、19 彡 y 彡 21、26 彡 z 彡 35 (12)。
18. -種電氣設備，其包含權利要求1~17中任一項所述的電氣設備用負極。
【專利摘要】提供維持高循環特性、且初始容量也高、表現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極活性物質、導電助劑和粘結劑的電極層，前述負極活性物質包含下述式(1)：SixTiyMzAa(上述式(1)中，M為選自由Ge、Sn、Zn、以及它們的組合組成的組中的至少1種金屬，前述A為不可避免的雜質，x、y、z和a表示質量％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，前述集電體的彈性伸長率為1.30％以上。
【IPC分類】C22C30-06, C23C14-06, C22C14-00, C22C28-00, C22C30-04, H01M4-134, H01M4-38, H01M4-66
【公開號】CN104813510
【申請號】CN201380058524
【發明人】渡邊學, 三木文博, 真田貴志, 千葉啟貴
【申請人】日產自動車株式會社
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2013年11月19日
【公告號】EP2924774A1, WO2014080890A1