[发明专利]负极活性物质的制造方法和负极活性物质

说明书

技术领域

本发明涉及生产率优异、具有云母族矿物的组成的负极活性物质的制造方法。

背景技术

随着近年来个人电脑、摄像机和手机等信息相关设备、通信设备等的迅速普及，作为其电源，优异的电池（例如锂电池）的开发受到重视。另外，在信息相关设备、通讯相关设备以外的领域中，例如在汽车产业界中，正在进行用于电动汽车、混合动力汽车的锂电池等的开发。

锂电池等电池通常具备正极层、负极层、和形成于正极层与负极层之间的电解质层。另外，负极层通常含有负极活性物质。例如在专利文献1中公开了含有在组成中具有至少一种过渡金属的云母族矿物作为负极活性物质的锂二次电池。另外，在专利文献2中公开了使用层状粘土矿物作为负极材料的锂二次电池。这样的矿物是丰富地存在的资源，即使不实施特殊的加工处理也能够作为负极活性物质而充分发挥功能。因此，具有廉价且环境负荷也小的优点，另外能够形成实现良好的电池特性的电池。

专利文献1：日本特开2011-165642号公报

专利文献2：日本特开2004-296370号公报

发明内容

云母族矿物通常具有层状的晶体结构。因此，尝试合成具有与云母族矿物相同结构的化合物的情况下，需要结晶化工序。进而，在结晶化工序中，为了得到所期望的晶体结构，需要例如煅烧条件的严格控制，存在生产率降低的问题。

鉴于上述实际情况，本发明的主要目的是提供生产率优异、具有云母族矿物的组成的负极活性物质的制造方法。

为了解决上述课题，本发明的发明人等对上述矿物进行了详细研究，结果确认在具有与上述矿物相同组成的玻璃状的化合物中也能够进行传导离子（例如Li离子）的插入脱离，从而完成了本发明。即，在本发明中提供负极活性物质的制造方法，是玻璃状的负极活性物质的制造方法，其特征在于，具有：将具有能够形成云母族矿物的组成的原料混合体进行热处理而形成原料熔融物的热处理工序、和将上述原料熔融物冷却而进行玻璃化的冷却工序。

根据本发明，通过将具有能够形成云母族矿物的组成的原料混合体进行热处理而得到原料熔融物后冷却原料熔融物，从而能够得到具有云母族矿物的组成的玻璃状的负极活性物质。另外，本发明不包括需要严格控制的结晶化工序，因此与以往的具有云母族矿物的组成的化合物的合成相比，具有生产率高这样的优点。

在上述发明中，上述原料混合体能够形成由通式：XY₃ZSi₃O₁₀A₂表示的负极活性物质，优选上述X元素是K、Na、Ca、Li、Sr中的至少一种，上述述Y元素是Mg、Fe（Ⅱ）、Al、Li中的至少一种，上述Z元素是Si、Al、Fe（Ⅲ）、Ge、Ga、B中的至少一种，上述述A元素是OH、F、Cl、O、S中的至少一种。

另外，在上述发明中，优选在上述热处理工序中，通过干式法和湿式法混合上述原料混合体。

另外，在上述发明中，优选将上述原料混合体进行热处理的温度为1100℃以上。

另外，在本发明中提供一种负极活性物质，是由通式：XY₃ZSi₃O₁₀A₂表示的玻璃状的负极活性物质，其特征在于，上述X元素是K、Na、Ca、Li、Sr中的至少一种，上述述Y元素是Mg、Fe（Ⅱ）、Al、Li中的至少一种，上述Z元素是Si、Al、Fe（Ⅲ）、Ge、Ga、B中的至少一种，上述述A元素是OH、F、Cl、O和S中的至少一种。

根据本发明，由于具有上述的由通式表示的组成、且为玻璃状、能够进行传导离子（例如Li离子）的插入脱离，所以作为负极活性物质发挥功能。

在本发明中，能够制造具有云母族矿物的组成的玻璃状的负极活性物质，而且发挥生产率优异的效果。

附图说明

图1是表示本发明的负极活性物质的制造方法的一个例子的流程图。

图2是说明云母族矿物的晶体结构的一个例子的模式图。

图3是实施例1～4中得到的负极活性物质的XRD测定结果。

图4是使用了实施例3和4中得到的负极活性物质的评价用电池的初次充放电特性试验的结果。

图5是使用了实施例3和4中得到的负极活性物质的评价用电池的循环特性试验的结果。

具体实施方式

以下，对本发明的负极活性物质的制造方法、以及负极活性物质进行详细说明。

A.负极活性物质的制造方法