[发明专利]活性物质、电池以及它们的制造方法

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活性物质。在本公开中，通过提供下述活性物质来解决上述课题。所述活性物质，至少含有Si和Al，具有硅包合物型的结晶相，且所述Al相对于所述Si与所述Al的合计的比例为0.1原子％以上且1原子％以下。

技术领域

本公开涉及活性物质、电池以及它们的制造方法。

背景技术

近年来，电池的开发正在盛行。例如，在汽车产业界，电动汽车或者混合动力汽车中所用的电池的开发正在推进。另外，作为用于电池中的活性物质，已知Si。

例如，在专利文献1中公开了：作为锂离子电池的负极活性物质，按照计算，能够使用硅包合物。具体而言，作为硅包合物，公开了Si₄₆和Si₃₄。

另外，在专利文献2中公开了一种电极活性物质材料，其含有包合物，所述包合物包含晶格和内包于该晶格中的客体物质。具体地公开了：客体物质包含选自Ba、Ca、Li之中的至少一种，晶格包含选自Ga、Al、In、Ag、Au、Cu、Ni、Co之中的至少一种和选自Si和Sn之中的至少一种。

另外，在非专利文献1中公开了一种具有I型的结晶相的三元系的硅包合物。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2012/0021283号说明书

专利文献2：国际公开第2014/050100号

非专利文献

非专利文献1：Tiago F.T.Cerqueira et al.，Prediction and Synthesis of aNon-Zintl Silicon Clathrate，Chem.Mater.2016，28，3711-3717

发明内容

Si的理论容量大，对电池的高能量密度化有效。而另一方面，Si的由充放电引起的体积变化大。

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活性物质。

为了解决上述课题，在本公开中，提供一种活性物质，其至少含有Si和Al，具有硅包合物型的结晶相，且上述Al相对于上述Si与上述Al的合计的比例为0.1原子％以上且1原子％以下。

根据本公开，由于活性物质具有硅包合物型的结晶相，所以能够减小由充放电引起的体积变化。而且，本公开中的活性物质，除了Si之外还含有Al，所以能够减小由充放电引起的体积变化。

在上述公开中，上述活性物质可以在一次粒子的内部具有空隙。

在上述公开中，上述空隙的空隙率可以为2％以上且15％以下。

在上述公开中，在上述活性物质中，作为上述硅包合物型的结晶相，可以具有硅包合物II型的结晶相。

另外，在本公开中，提供一种电池，其是具备正极层、负极层和形成于上述正极层和上述负极层之间的电解质层的电池，上述负极层含有上述的活性物质。

根据本公开，通过使用上述的活性物质，能够制成由充放电引起的体积变化小的电池。

另外，在本公开中，提供一种活性物质的制造方法，其包括：

准备津特耳(Zintl)化合物的准备工序，所述津特耳化合物含有Na、Si和Al，至少具有津特耳相，上述Al相对于上述Si与上述Al的合计的比例低于10原子％；从上述津特耳化合物除去上述Na，形成具有硅包合物型的结晶相的中间体的除去Na工序；和从上述中间体除去上述Al的除去Al工序。