[发明专利]活性物质和电池

说明书

作为课题，本公开的主要目的是提供由充放电引起的体积变化小的新型活性物质。在本公开中，通过提供下述活性物质，能够解决所述课题，所述活性物质具有由Na_xM_ySi₄₆(M为Na以外的金属元素，x和y满足0＜x、0≤y、y≤x、0＜x+y＜8)表示的组成，具有硅包合物I型的结晶相。

技术领域

本公开涉及活性物质和电池。

背景技术

近年来，正在盛行电池的开发。例如，在汽车产业界中正在推进电动汽车、混合动力汽车中所使用的电池的开发。另外，作为电池中所使用的活性物质，已知Si粒子。

例如，在专利文献1中公开了一种全固体电池系统，其具有全固体电池和控制装置，所述全固体电池具有正极活性物质层、固体电解质层和负极活性物质层，所述控制装置控制在使用全固体电池时的充放电电压。而且，作为合金系负极活性物质粒子，公开了硅粒子。另外，在专利文献1中公开了采用拘束夹具对电池赋予拘束压力的内容。

在专利文献2中公开了一种含有硅包合物的电池用电极。另外，在非专利文献1中公开了使用具有硅包合物II型的结晶相的化合物作为锂离子电池的负极活性物质的内容。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-059534号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2012/0021283

非专利文献

非专利文献1：Thorsten Langer et al.,“Electrochemical Lithiation ofSilicon Clathrate-II”,Journal of The Electrochemical Society,159(8)A1318-A1322(2012)

发明内容

Si粒子的理论容量大，对电池的高能量密度化有效。但是Si粒子的充放电时的体积变化大。

本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的是提供由充放电引起的体积变化小的新型活性物质。再者，有时将本公开中的活性物质称作硅包合物。

为了解决上述课题，在本公开中提供一种活性物质，其具有由Na_xM_ySi₄₆(M为Na以外的金属元素，x和y满足0＜x、0≤y、y≤x、0＜x+y＜8)表示的组成，具有硅包合物I型的结晶相。

根据本公开，由于具有特定的组成及结晶相，因此能够形成为由充放电引起的体积变化小的活性物质。

在上述公开中，上述活性物质可以具有上述硅包合物I型的结晶相作为主相。

在上述公开中，上述硅包合物I型的结晶相，可以在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中，在2θ＝30.33°±1.00°、31.60°±1.00°、32.82°±1.00°、52.39°±1.00°、55.49°±1.00°的位置具有峰。

在上述公开中，上述活性物质可以不具有金刚石型的Si结晶相。

在上述公开中，也可以：上述活性物质具有金刚石型的Si结晶相，上述金刚石型的Si结晶相，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中，在2θ＝28.44°±1.00°的位置具有峰，在将上述2θ＝32.82°±1.00°的峰的衍射强度设为I_A、将上述2θ＝28.44°±1.00°的峰的衍射强度设为I_B的情况下，I_B/I_A大于0且为0.1以下。

在上述公开中，上述x及上述y可以满足2.9≤x、2.9≤x+y≤7.1。