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WO2017110040A1 - 負極活物質、負極電極、リチウムイオン二次電池、負極活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池の製造方法 - Google Patents

負極活物質、負極電極、リチウムイオン二次電池、負極活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池の製造方法 Download PDF

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WO2017110040A1
WO2017110040A1 PCT/JP2016/004972 JP2016004972W WO2017110040A1 WO 2017110040 A1 WO2017110040 A1 WO 2017110040A1 JP 2016004972 W JP2016004972 W JP 2016004972W WO 2017110040 A1 WO2017110040 A1 WO 2017110040A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
negative electrode
active material
electrode active
secondary battery
ppm
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/004972
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴一 廣瀬
博道 加茂
拓史 松野
玲子 酒井
Original Assignee
信越化学工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 信越化学工業株式会社 filed Critical 信越化学工業株式会社
Publication of WO2017110040A1 publication Critical patent/WO2017110040A1/ja

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    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a negative electrode active material, a negative electrode, a lithium ion secondary battery, a method for producing a negative electrode active material, and a method for producing a lithium ion secondary battery.
  • This secondary battery is not limited to a small electronic device, but is also considered to be applied to a large-sized electronic device represented by an automobile or the like, or an electric power storage system represented by a house.
  • lithium ion secondary batteries are highly expected because they are small in size and easy to increase in capacity, and can obtain higher energy density than lead batteries and nickel cadmium batteries.
  • the above lithium ion secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator together with an electrolyte, and the negative electrode includes a negative electrode active material involved in a charge / discharge reaction.
  • the negative electrode active material when silicon is used as the negative electrode active material as the main raw material, the negative electrode active material expands and contracts during charge / discharge, and therefore, it tends to break mainly near the surface of the negative electrode active material. Further, an ionic material is generated inside the active material, and the negative electrode active material is easily broken. When the negative electrode active material surface layer is cracked, a new surface is generated thereby increasing the reaction area of the active material. At this time, a decomposition reaction of the electrolytic solution occurs on the new surface, and a coating that is a decomposition product of the electrolytic solution is formed on the new surface, so that the electrolytic solution is consumed. For this reason, the cycle characteristics are likely to deteriorate.
  • silicon and amorphous silicon dioxide are simultaneously deposited using a vapor phase method (see, for example, Patent Document 1). Further, in order to obtain a high battery capacity and safety, a carbon material (electron conductive material) is provided on the surface layer of the silicon oxide particles (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, in order to improve cycle characteristics and obtain high input / output characteristics, an active material containing silicon and oxygen is produced, and an active material layer having a high oxygen ratio in the vicinity of the current collector is formed ( For example, see Patent Document 3). Further, in order to improve the cycle characteristics, oxygen is contained in the silicon active material, the average oxygen content is 40 at% or less, and the oxygen content is increased at a location close to the current collector. (For example, refer to Patent Document 4).
  • Si phase (for example, see Patent Document 5) by using a nanocomposite containing SiO 2, M y O metal oxide in order to improve the initial charge and discharge efficiency.
  • the molar ratio of oxygen to silicon in the negative electrode active material is set to 0.1 to 1.2, and the difference between the maximum and minimum molar ratios in the vicinity of the active material and current collector interface The active material is controlled within a range of 0.4 or less (see, for example, Patent Document 7).
  • Patent Document 8 a metal oxide containing lithium is used (see, for example, Patent Document 8).
  • a hydrophobic layer such as a silane compound is formed on the surface layer of the siliceous material (see, for example, Patent Document 9).
  • conductivity is imparted by using silicon oxide and forming a graphite film on the surface layer (see, for example, Patent Document 10).
  • Patent Document 10 with respect to the shift value obtained from the RAMAN spectrum for graphite coating, with broad peaks appearing at 1330 cm -1 and 1580 cm -1, their intensity ratio I 1330 / I 1580 is 1.5 ⁇ I 1330 / I 1580 has become a ⁇ 3.
  • particles having a silicon microcrystalline phase dispersed in silicon dioxide are used in order to improve high battery capacity and cycle characteristics (see, for example, Patent Document 11). Further, in order to improve overcharge and overdischarge characteristics, silicon oxide in which the atomic ratio of silicon and oxygen is controlled to 1: y (0 ⁇ y ⁇ 2) is used (see, for example, Patent Document 12).
  • lithium ion secondary batteries which are the main power sources, are required to have an increased battery capacity.
  • development of a lithium ion secondary battery composed of a negative electrode using a siliceous material as a main material is desired.
  • the lithium ion secondary battery using a siliceous material is desired to have cycle characteristics similar to those of a lithium ion secondary battery using a carbon-based active material.
  • a negative electrode active material that exhibits the same cycle stability as a lithium ion secondary battery using a carbon-based active material has not been proposed.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and when used as a negative electrode active material for a secondary battery, the negative electrode active material capable of increasing battery capacity and improving cycle characteristics,
  • An object is to provide a negative electrode having a negative electrode active material layer including a negative electrode active material, and a lithium ion secondary battery using the negative electrode. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the negative electrode active material which can increase battery capacity and can improve cycling characteristics. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the lithium ion secondary battery using such a negative electrode active material.
  • the present invention provides a negative electrode active material including negative electrode active material particles, wherein the negative electrode active material particles are silicon represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6). Containing a compound, The negative electrode active material containing the negative electrode active material particles is used for a negative electrode of a secondary battery having metallic lithium as a counter electrode, and a cycle of 0 V constant current constant voltage charging and 1.2 V constant current discharge of the secondary battery is performed X times ( After repeating X ⁇ 0), in the state where the secondary battery was further charged with 0V constant current and constant voltage (however, after 60 hours from 0V, the charge was stopped), the negative electrode active material after the end of charge was 7 Disclosed is a negative electrode active material characterized by having a peak in the range of 25 to 55 ppm and the range of 0 to 3 ppm as a chemical shift value obtained from a Li-MAS-NMR spectrum.
  • the negative electrode active material includes negative electrode active material particles containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ⁇ x ⁇ 1.6, hereinafter also referred to as silicon oxide), and the above-mentioned As long as it has the above two types of peaks after the end of charging, when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, it has a high battery capacity and good cycle characteristics. It is done.
  • the peak in the range of 25 to 55 ppm appears within 49 times of the X.
  • this negative electrode active material when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time (number of cycles) until the secondary battery is stabilized should be reduced. Can do.
  • the peak in the range of 0 to 3 ppm appears within 9 times of the X.
  • the peak in the range of 25 to 55 ppm and the peak in the range of 0 to 3 ppm appear when the X is 0 times.
  • this negative electrode active material when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time until the secondary battery stabilizes and the inside of the negative electrode active material particles are stabilized. The time until the Li compound is produced can be further reduced.
  • the peak in the range of 25 to 55 ppm is reduced while repeating the cycle of 0V constant current constant voltage charging and 1.2V constant current discharge within 49 times.
  • Such a negative electrode active material stabilizes the bulk state of silicon oxide by repeating Li insertion and desorption.
  • the negative electrode active material has a half-value width (2 ⁇ ) of a diffraction peak caused by an Si (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction of 1.2 ° or more and a crystallite size corresponding to the crystal plane. Is preferably 7.5 nm or less.
  • the negative electrode active material contains a silicon oxide having the crystallinity of the Si crystallite as described above, when such a negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, better cycle characteristics In addition, initial charge / discharge characteristics can be obtained.
  • the median diameter of the negative electrode active material particles is preferably 0.5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the median diameter of the negative electrode active material particles is within the above range, better cycle characteristics can be obtained when a negative electrode active material containing such negative electrode active material particles is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery. In addition, initial charge / discharge characteristics can be obtained.
  • the negative electrode active material particles preferably include a carbon material in the surface layer portion.
  • the negative electrode active material particles include a carbon material in the surface layer portion, conductivity can be improved. Therefore, the negative electrode active material including such negative electrode active material particles is used as a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery. When used as a substance, battery characteristics can be improved.
  • the average thickness of the carbon material is preferably 1 nm or more and 5000 nm or less.
  • the average thickness of the carbon material to be coated is 1 nm or more, improved conductivity is obtained. If the average thickness of the carbon material to be coated is 5000 nm or less, the negative electrode active material containing such negative electrode active material particles is lithium. When used as a negative electrode active material for an ion secondary battery, a decrease in battery capacity can be suppressed.
  • the present invention provides a negative electrode comprising the negative electrode active material of the present invention.
  • this negative electrode when this negative electrode is used as a negative electrode of a lithium ion secondary battery, it has a high battery capacity and good cycle characteristics.
  • the negative electrode includes a negative electrode active material layer containing the negative electrode active material, A negative electrode current collector, The negative electrode active material layer is formed on the negative electrode current collector,
  • the negative electrode current collector preferably contains carbon and sulfur, and the content of both is 100 mass ppm or less.
  • the negative electrode current collector constituting the negative electrode includes carbon and sulfur as described above, so that deformation of the negative electrode during charging can be suppressed.
  • the present invention provides a lithium ion secondary battery using the negative electrode of the present invention as the negative electrode.
  • a lithium ion secondary battery using such a negative electrode has a high capacity and good cycle characteristics.
  • a method for producing a negative electrode active material containing negative electrode active material particles Preparing negative electrode active material particles containing a silicon compound represented by the general formula SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6); Producing a secondary battery having a negative electrode containing a negative electrode active material containing the negative electrode active material particles and a counter electrode made of metallic lithium; After repeating the cycle of 0V constant current and constant voltage charge and 1.2V constant current discharge of the secondary battery X times (X ⁇ 0), the secondary battery is further charged with 0V constant current and constant voltage (however, it becomes 0V).
  • a manufacturing method is provided.
  • the negative electrode active material when used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery, the negative electrode active material having high capacity and good cycle characteristics is obtained. Can be manufactured.
  • a negative electrode is produced using the negative electrode active material produced by the method for producing a negative electrode active material of the present invention, and a lithium ion secondary battery is produced using the produced negative electrode.
  • a method for manufacturing an ion secondary battery is provided.
  • This manufacturing method can manufacture a lithium ion secondary battery having high capacity and good cycle characteristics by using the negative electrode active material selected as described above.
  • the negative electrode active material of the present invention when used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, high capacity and good cycle characteristics can be obtained. Moreover, if it is the manufacturing method of the negative electrode active material of this invention, the negative electrode active material for lithium ion secondary batteries which has favorable cycling characteristics can be manufactured.
  • 7 is a 7 Li-MAS-NMR spectrum measured in Example 1-3 of the present invention. It is sectional drawing which shows an example of a structure of the negative electrode of this invention. It is an exploded view which shows an example of a structure of the lithium ion secondary battery (laminate film type) of this invention. 7 is a 7 Li-MAS-NMR spectrum measured using a general silicon simple substance negative electrode containing silicon simple substance as a negative electrode active material.
  • a negative electrode using a siliceous material as a main material as a negative electrode of a lithium ion secondary battery.
  • the lithium ion secondary battery using this siliceous material is expected to have cycle characteristics similar to those of a lithium ion secondary battery using a carbon-based active material.
  • a lithium-ion secondary battery using a carbon-based active material is desired.
  • the present inventors have made extensive studies on a negative electrode active material that can provide good cycle characteristics when used as a negative electrode of a lithium ion secondary battery.
  • the negative electrode active material includes negative electrode active material particles, and the negative electrode active material particles contain a silicon compound represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6).
  • a negative electrode active material containing particles is used for a negative electrode of a secondary battery having metallic lithium as a counter electrode, and a cycle of 0 V constant current constant voltage charge and 1.2 V constant current discharge of the secondary battery is X times (X ⁇ 0).
  • the negative electrode active material after the termination of charging was 7 Li-MAS-NMR. High battery capacity and good cycle characteristics can be obtained when a negative electrode active material characterized by having a peak in the range of 25 to 55 ppm and 0 to 3 ppm as the chemical shift value obtained from the spectrum is obtained. Heading the door, the present invention has been accomplished.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the negative electrode (hereinafter also referred to as negative electrode) of the present invention.
  • the negative electrode 10 is configured to have a negative electrode active material layer 12 on a negative electrode current collector 11. Further, the negative electrode active material layer 12 may be provided on both surfaces or only one surface of the negative electrode current collector 11. Furthermore, the negative electrode current collector 11 may be omitted as long as the negative electrode active material of the present invention is used.
  • the negative electrode current collector 11 is an excellent conductive material and is made of a material that is excellent in mechanical strength.
  • Examples of the conductive material that can be used for the negative electrode current collector 11 include copper (Cu) and nickel (Ni).
  • the conductive material is preferably a material that does not form an intermetallic compound with lithium (Li).
  • the negative electrode current collector 11 preferably contains carbon (C) or sulfur (S) in addition to the main element. This is because the physical strength of the negative electrode current collector 11 is improved.
  • C carbon
  • S sulfur
  • the current collector contains the above-described element, there is an effect of suppressing electrode deformation including the current collector.
  • the content of each of the above contained elements is not particularly limited, but is preferably 100 ppm by mass or less. This is because a higher deformation suppressing effect can be obtained. Such a deformation suppressing effect can further improve the cycle characteristics.
  • the surface of the negative electrode current collector 11 may be roughened or may not be roughened.
  • the roughened negative electrode current collector is, for example, a metal foil subjected to electrolytic treatment, embossing treatment, or chemical etching treatment.
  • the non-roughened negative electrode current collector is, for example, a rolled metal foil.
  • the negative electrode active material layer 12 contains the negative electrode active material of the present invention capable of occluding and releasing lithium ions, and from the viewpoint of battery design, further, other materials such as a negative electrode binder (binder) and a conductive aid. May be included.
  • the negative electrode active material of the present invention includes negative electrode active material particles.
  • the negative electrode active material particles have a core part capable of inserting and extracting lithium ions.
  • the negative electrode active material particles include a carbon material in the surface layer portion, the negative electrode active material particles further have a carbon coating portion from which electrical conductivity is obtained.
  • the negative electrode active material particles contain a silicon compound (SiO x : 0.5 ⁇ x ⁇ 1.6).
  • the composition of the silicon compound is preferably such that x is close to 1. This is because stable battery characteristics can be obtained. Note that the composition of the silicon compound in the present invention does not necessarily mean a purity of 100%, and may contain a trace amount of impurity elements.
  • the negative electrode active material of the present invention uses the negative electrode active material for a negative electrode of a secondary battery having metallic lithium as a counter electrode, and a cycle of 0 V constant current constant voltage charging and 1.2 V constant current discharge of the secondary battery (hereinafter, 0V-1.2V cycle) is repeated X times (X ⁇ 0), and then the secondary battery is charged with 0V constant current and constant voltage (however, after 60 hours from 0V, the charging is terminated) (hereinafter, 60V).
  • the negative electrode active material after charge termination has peaks in the range of 25 to 55 ppm and in the range of 0 to 3 ppm as chemical shift values obtained from the 7 Li-MAS-NMR spectrum. It is characterized by.
  • the period from 0V-1.2V cycle to 60-hour charging is also referred to as charging condition A.
  • 0V constant current / constant voltage charging is a method of manufacturing a secondary battery using lithium as a counter electrode, and then charging in a constant current (current density: 0.5 mA / cm 2 ) mode up to 0V. It means that charging is terminated after the voltage mode is reached and the current density reaches 0.1 mA / cm 2 .
  • 1.2V constant current discharge means discharging in a constant current (current density: 0.5 mA / cm 2 ) mode, and stopping the discharge after the potential reaches 1.2V.
  • 60-hour charging means charging in a constant current (current density: 0.5 mA / cm 2 ) mode to 0 V, switching from 0 V to a constant voltage mode, and stopping charging after 60 hours have elapsed since becoming 0 V. Means.
  • the negative electrode active material of the present invention is an active material from which the above two types of peaks can be obtained when charging is performed under the above charging condition A.
  • the negative electrode active material includes negative electrode active material particles containing a silicon compound and has the above two types of peaks after the termination of the charge, the negative electrode active material Is used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, it has a high battery capacity and good cycle characteristics.
  • the peak in the range of 25 to 55 ppm represents the presence of Li—Si bond.
  • the negative electrode active material from which this peak is obtained tends to stabilize the bulk state of silicon oxide by repeating Li insertion and desorption. Therefore, when the negative electrode active material from which this peak is obtained is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, stable battery characteristics, particularly stable cycle characteristics can be obtained.
  • the peak in the range of 0 to 3 ppm is presumed to indicate the presence of a Li silicate layer (Li—O bond).
  • the negative electrode active material from which this peak is obtained tends to generate a stable Li compound inside the negative electrode active material particles by repeating Li insertion and desorption. Therefore, in the negative electrode active material from which this peak is obtained, Li easily diffuses in the bulk of the silicon oxide. Therefore, the negative electrode active material from which this peak is obtained becomes a stable battery material and can improve cycle characteristics.
  • the number of times of X in the 0V-1.2V cycle is not particularly limited.
  • the upper limit of X can be 99. That is, the range of X can be 0 ⁇ X ⁇ 99.
  • the negative electrode active material after charge termination is 7 Li-MAS-NMR spectrum. As long as it has a chemical shift value in the range of 25 to 55 ppm and a peak in the range of 0 to 3 ppm. In this case, for example, after performing the 0V-1.2V cycle 19 times, these peaks may appear during the 60-hour charge of the 20th cycle, or after performing the 0V-1.2V cycle 49 times, These peaks may appear during 60 hours of charge at the 50th cycle.
  • a peak in the range of 0 to 3 ppm may appear first, and then a peak in the range of 25 to 55 ppm may appear in addition to this peak.
  • a peak in the range of 25 to 55 ppm may be expressed together with the above peak.
  • the peak in the range of 25 to 55 ppm is expressed within 49 times of X.
  • this negative electrode active material when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time (number of cycles) until the secondary battery is stabilized should be reduced. Can do. Thereby, the cycle deterioration rate at the initial stage of the charge / discharge cycle is further reduced, and the cycle characteristics are further improved.
  • a secondary battery having such a negative electrode active material has stable cycle characteristics.
  • the peak in the range of 0 to 3 ppm appears within 9 times of X.
  • this negative electrode active material when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time until the stable Li compound is generated inside the negative electrode active material particles (number of cycles) ) Can be reduced. Thereby, Li diffusion in the bulk of the silicon oxide can be made easier.
  • this negative electrode active material when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time until the secondary battery stabilizes and the inside of the negative electrode active material particles are stabilized. The time until the Li compound is produced can be further reduced.
  • Such a negative electrode active material stabilizes the bulk state of silicon oxide by repeating Li insertion and desorption. That is, by repeating Li insertion and desorption, the state of the active material becomes a state suitable for charging and discharging.
  • the negative electrode active material of the present invention in the repetition of 0V-1.2V cycle, not only the peak in the range of 25 to 55 ppm appears and decreases (especially disappears), but this peak also shows 0V-1.2V cycle. It is preferable to gradually shift in the direction close to 0 ppm while repeating the above.
  • Such a negative electrode active material can create a more stable bulk state by repeating Li insertion and desorption.
  • the negative electrode active material exhibiting a peak in the range of 25 to 55 ppm as described above improves the cycle characteristics has not been completely elucidated, the battery was charged at least under the above charging condition A. It is clear that the active material in which the above two types of peaks are obtained improves the cycle characteristics in some cases.
  • the negative electrode active material has a half-width (2 ⁇ ) of a diffraction peak due to the Si (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction of 1.2 ° or more, and a crystallite size corresponding to the crystal plane is It is preferable that it is 7.5 nm or less.
  • the negative electrode active material containing such silicon oxide can be used as a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery.
  • the negative electrode active material containing such silicon oxide can be used as a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery.
  • Median size of the anode active material particles is not particularly limited, it is preferably 0.5 ⁇ m or more 20 ⁇ m or less. This is because, if the median diameter is in the above range, lithium ions are easily occluded and released during charging and discharging, and the particles are difficult to break. If the median diameter is 0.5 ⁇ m or more, the surface area per mass can be reduced, and an increase in battery irreversible capacity can be suppressed. On the other hand, when the median diameter is 20 ⁇ m or less, the particles are difficult to break, so that a new surface is difficult to appear.
  • the negative electrode active material particles preferably include a carbon material in the surface layer portion.
  • the negative electrode active material particles include a carbon material in the surface layer portion, conductivity can be improved. Therefore, the negative electrode active material including such negative electrode active material particles is used as a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery. When used as a substance, battery characteristics can be improved.
  • the average thickness of the carbon material is preferably 1 nm or more and 5000 nm or less.
  • the average thickness of the carbon material to be coated is 1 nm or more, improved conductivity is obtained. If the average thickness of the carbon material to be coated is 5000 nm or less, the negative electrode active material containing such negative electrode active material particles is lithium. When used as a negative electrode active material for an ion secondary battery, a decrease in battery capacity can be suppressed.
  • the average thickness of the carbon material can be calculated by the following procedure, for example.
  • the negative electrode active material is observed with a TEM (transmission electron microscope) at an arbitrary magnification.
  • This magnification is preferably a magnification capable of visually confirming the thickness of the carbon material so that the thickness can be measured.
  • the thickness of the carbon material is measured at any 15 points. In this case, it is preferable to set the measurement position widely and randomly without concentrating on a specific place as much as possible.
  • the average value of the thicknesses of the 15 carbon materials is calculated.
  • the coverage of the carbon material is not particularly limited, but is preferably as high as possible. A coverage of 30% or more is preferable because electric conductivity is further improved.
  • the method for coating the carbon material is not particularly limited, but a sugar carbonization method and a pyrolysis method of hydrocarbon gas are preferable. This is because the coverage can be improved.
  • the negative electrode binder contained in the negative electrode active material layer 12 for example, one or more of polymer materials, synthetic rubbers, and the like can be used.
  • the polymer material include polyvinylidene fluoride, polyimide, polyamideimide, aramid, polyacrylic acid, lithium polyacrylate, and carboxymethylcellulose.
  • the synthetic rubber include styrene butadiene rubber, fluorine rubber, and ethylene propylene diene.
  • the negative electrode conductive additive for example, one or more carbon materials such as carbon black, acetylene black, graphite, ketjen black, carbon nanotube, and carbon nanofiber can be used.
  • the negative electrode active material layer 12 may contain a carbon-based active material in addition to the negative electrode active material (silicon-based active material) of the present invention. As a result, the electrical resistance of the negative electrode active material layer 12 can be reduced and the expansion stress associated with charging can be reduced.
  • the carbon-based active material include pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, organic polymer compound fired bodies, carbon blacks, and the like.
  • the negative electrode active material layer 12 is formed by, for example, a coating method.
  • the coating method is a method in which a silicon-based active material and the above-described binder, etc., and a conductive assistant and a carbon-based active material are mixed as necessary, and then dispersed in an organic solvent or water and applied.
  • the negative electrode 10 can be manufactured, for example, by the following procedure. First, the manufacturing method of the negative electrode active material used for a negative electrode is demonstrated. First, negative electrode active material particles containing a silicon compound represented by the general formula SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.6) are prepared. Next, a secondary battery having a negative electrode including a negative electrode active material including the negative electrode active material particles and a counter electrode made of metallic lithium is manufactured. Next, after repeating the cycle of 0 V constant current constant voltage charging and 1.2 V constant current discharging of the secondary battery thus manufactured X times (X ⁇ 0), the secondary battery was further subjected to 0 V constant current.
  • Constant voltage charging (however, charging is terminated 60 hours after reaching 0V) is performed.
  • the negative electrode active material is measured by 7 Li-MAS-NMR in a state where charging is terminated.
  • a negative electrode active material having peaks in the range of 25 to 55 ppm and in the range of 0 to 3 ppm as chemical shift values obtained from the spectrum of 7 Li-MAS-NMR is selected.
  • the negative electrode active material particles containing silicon oxide can be produced by the following method, for example.
  • a raw material for generating silicon oxide gas is heated in a temperature range of 900 ° C. to 1600 ° C. under reduced pressure in the presence of an inert gas to generate silicon oxide gas.
  • the raw material can be a mixture of metal silicon powder and silicon dioxide powder.
  • the mixing molar ratio is preferably in the range of 0.8 ⁇ metal silicon powder / silicon dioxide powder ⁇ 1.3.
  • the generated silicon oxide gas is solidified and deposited on the adsorption plate (deposition plate).
  • a silicon oxide deposit is taken out in a state where the temperature in the reactor is lowered to 100 ° C. or lower, and pulverized and powdered using a ball mill, a jet mill or the like. As described above, negative electrode active material particles can be produced.
  • the Si crystallites in the negative electrode active material particles are obtained by changing the vaporization temperature of the raw material that generates the silicon oxide gas, the deposition plate temperature, the injection amount of the gas (inert gas, reducing gas) with respect to the deposition flow of the silicon oxide gas, or It can be controlled by the type, the heat treatment after the production of the negative electrode active material particles, or the temperature or time when depositing the carbon material described later.
  • the number of cycles in which the peak in the range of 25 to 55 ppm and the peak in the range of 0 to 3 ppm appear is the temperature of the deposition plate at the time of silicon oxide deposition, the heating temperature or time at which the carbon material is deposited by CVD described later, or It can be controlled by pulverization conditions of silicon oxide deposits. For example, when the temperature of the deposition plate during silicon oxide deposition is increased, these peaks (particularly, peaks in the range of 25 to 55 ppm) can be easily obtained. However, if this temperature is too high, the onset of these peaks may be delayed.
  • a carbon material is formed on the surface layer of the prepared negative electrode active material particles.
  • this step is not essential.
  • a thermal decomposition CVD method is desirable. An example of a method for generating a carbon material layer by pyrolytic CVD will be described below.
  • negative electrode active material particles are set in a furnace.
  • hydrocarbon gas is introduced into the furnace to raise the temperature in the furnace.
  • the decomposition temperature is not particularly limited, but is preferably 1200 ° C. or lower, and more preferably 950 ° C. or lower. By setting the decomposition temperature to 1200 ° C. or lower, unintended disproportionation of the negative electrode active material particles can be suppressed.
  • a carbon material is generated in the surface layer portion of the negative electrode active material particles.
  • the hydrocarbon gas used as the raw material for the carbon material is not particularly limited, but it is desirable that n ⁇ 3 in the C n H m composition. If n ⁇ 3, the production cost can be reduced, and the physical properties of the decomposition product can be improved.
  • the compound state inside the bulk can be made more uniform, the stability as the active material can be improved, and a higher effect can be obtained.
  • a secondary battery having a negative electrode including a negative electrode active material including the negative electrode active material particles and a counter electrode made of metallic lithium is prepared.
  • a 2032 type coin battery is taken as an example.
  • a negative electrode used for a 2032 type coin battery is prepared.
  • This negative electrode should just contain the negative electrode active material of this invention.
  • the method for producing the negative electrode can be the same as the method for producing the negative electrode of the present invention.
  • a counter electrode made of metallic lithium is prepared.
  • a specific example is a metal lithium foil having a thickness of 0.5 mm.
  • an electrolytic solution and a separator are prepared. Specific examples thereof are the same as those used for the secondary battery of the present invention described later.
  • the bottom pig of the 2032 type coin battery, the lithium foil, and the separator are stacked, and the electrolytic solution is injected, then the negative electrode and the spacer (for example, thickness 1.0 mm) are stacked, and the electrolytic solution is injected.
  • a 2032 type coin battery can be manufactured by lifting up the spring and the upper part of the coin battery in this order and caulking with an automatic coin cell caulking machine.
  • the secondary battery was further subjected to 0 V constant current.
  • Constant voltage charging (however, charging is terminated 60 hours after reaching 0V) is performed.
  • the details of the charging condition A are as described above.
  • the upper limit of X can be appropriately set according to the quality of the negative electrode active material to be produced (for example, 99), but is preferably as small as possible as described above.
  • the negative electrode active material is measured by 7 Li-MAS-NMR in a state where charging is terminated.
  • the negative electrode active material is measured by solid 7 Li-MAS-NMR.
  • the apparatus to be used is not particularly limited, and examples thereof include a Bruker 700 NMR spectrometer. At this time, a 2.5 mm diameter rotor is used as the probe, the sample rotation speed is 16 kHz, and the measurement environment temperature is 25 ° C.
  • a negative electrode active material having peaks in the range of 25 to 55 ppm and in the range of 0 to 3 ppm as chemical shift values obtained from the spectrum of 7 Li-MAS-NMR is selected.
  • NMR measurement of this negative electrode active material is performed, and it is confirmed that two types of peaks are obtained within 9 times, the negative electrode active material produced under the same production conditions.
  • the negative electrode active material can be selected on the assumption that all two types of peaks are those in which two types of peaks are expressed within 9 times.
  • by changing the conditions for producing the negative electrode active material or the carbon coating conditions and measuring each time with 7 Li-MAS-NMR how long it takes to obtain two types of peaks in each production condition ( It can also be determined whether the number of cycles) is required.
  • the silicon dioxide component present in the bulk of the silicon oxide changes into a stable Li compound upon reaction with Li, and the silicon-lithium bond state is a secondary battery. It will be induced to a state suitable for.
  • a negative electrode can be produced as described above.
  • the lithium ion secondary battery of the present invention uses the negative electrode of the present invention as a negative electrode.
  • a laminated film type lithium ion secondary battery is taken as an example.
  • a laminated film type lithium ion secondary battery 30 shown in FIG. 3 is one in which a wound electrode body 31 is accommodated mainly in a sheet-like exterior member 35. This wound body has a separator between a positive electrode and a negative electrode and is wound. There is also a case where a separator is provided between the positive electrode and the negative electrode and a laminate is accommodated.
  • the positive electrode lead 32 is attached to the positive electrode
  • the negative electrode lead 33 is attached to the negative electrode.
  • the outermost peripheral part of the electrode body is protected by a protective tape.
  • the positive and negative electrode leads are led out in one direction from the inside of the exterior member 35 to the outside, for example.
  • the positive electrode lead 32 is formed of a conductive material such as aluminum
  • the negative electrode lead 33 is formed of a conductive material such as nickel or copper.
  • the exterior member 35 is, for example, a laminate film in which a fusion layer, a metal layer, and a surface protective layer are laminated in this order.
  • the laminate film is formed of two sheets so that the fusion layer faces the wound electrode body 31.
  • the outer peripheral edges of the fusion layer of the film are bonded together with an adhesive or the like.
  • the fused part is, for example, a film such as polyethylene or polypropylene, and the metal part is aluminum foil or the like.
  • the protective layer is, for example, nylon.
  • An adhesion film 34 is inserted between the exterior member 35 and the positive and negative electrode leads to prevent intrusion of outside air.
  • This material is, for example, polyethylene, polypropylene, or polyolefin resin.
  • the positive electrode has, for example, a positive electrode active material layer on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector, similarly to the negative electrode 10 of FIG.
  • the positive electrode current collector is made of, for example, a conductive material such as aluminum.
  • the positive electrode active material layer includes one or more positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium ions, and includes other materials such as a binder, a conductive additive, and a dispersant depending on the design. You may go out.
  • the details regarding the binder and the conductive additive can be the same as, for example, the negative electrode binder and the negative electrode conductive additive already described.
  • a lithium-containing compound is desirable.
  • the lithium-containing compound include a composite oxide composed of lithium and a transition metal element, or a phosphate compound having lithium and a transition metal element.
  • these positive electrode materials compounds having at least one of nickel, iron, manganese, and cobalt are preferable.
  • the chemical formulas of these positive electrode materials are represented by, for example, Li x M1O 2 or Li y M2PO 4 .
  • M1 and M2 represent at least one or more transition metal elements, and the values of x and y vary depending on the battery charge / discharge state, but generally 0.05 ⁇ x ⁇ 1 .10, 0.05 ⁇ y ⁇ 1.10.
  • Examples of the composite oxide having lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ) and lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ).
  • the negative electrode has the same configuration as the negative electrode 10 of FIG. 2 described above, and has, for example, negative electrode active material layers on both sides of the current collector.
  • This negative electrode preferably has a negative electrode charge capacity larger than the electric capacity (charge capacity as a battery) obtained from the positive electrode active material agent. Thereby, precipitation of lithium metal on the negative electrode can be suppressed.
  • the positive electrode active material layer is provided on a part of both surfaces of the positive electrode current collector, and the negative electrode active material layer is also provided on a part of both surfaces of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector is provided with a region where there is no opposing positive electrode active material layer. This is to perform a stable battery design.
  • the separator separates the positive electrode and the negative electrode, and allows lithium ions to pass through while preventing current short-circuiting due to bipolar contact.
  • This separator is formed of, for example, a porous film made of synthetic resin or ceramic, and may have a laminated structure in which two or more kinds of porous films are laminated.
  • the synthetic resin include polytetrafluoroethylene, polypropylene, and polyethylene.
  • Electrode At least a part of the active material layer or the separator is impregnated with a liquid electrolyte (electrolytic solution).
  • This electrolytic solution has an electrolyte salt dissolved in a solvent, and may contain other materials such as additives.
  • a non-aqueous solvent for example, a non-aqueous solvent can be used.
  • the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran and the like.
  • the dissociation property and ion mobility of the electrolyte salt are improved by using a combination of a high viscosity solvent such as ethylene carbonate and propylene carbonate and a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate. be able to.
  • a high viscosity solvent such as ethylene carbonate and propylene carbonate
  • a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate.
  • the halogenated chain carbonate ester is a chain carbonate ester having halogen as a constituent element (at least one hydrogen is replaced by halogen).
  • the halogenated cyclic carbonate is a cyclic carbonate having halogen as a constituent element (that is, at least one hydrogen is replaced by a halogen).
  • halogen is not particularly limited, but fluorine is preferred. This is because a film having a better quality than other halogens is formed. Further, the larger the number of halogens, the better. This is because the resulting coating is more stable and the decomposition reaction of the electrolyte is reduced.
  • halogenated chain carbonate examples include fluoromethyl methyl carbonate and difluoromethyl methyl carbonate.
  • halogenated cyclic carbonate examples include 4-fluoro-1,3-dioxolane-2-one, 4,5-difluoro-1,3-dioxolane-2-one, and the like.
  • the solvent additive contains an unsaturated carbon bond cyclic carbonate. This is because a stable film is formed on the negative electrode surface during charging and discharging, and the decomposition reaction of the electrolytic solution can be suppressed.
  • unsaturated carbon-bonded cyclic ester carbonate include vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate.
  • sultone cyclic sulfonic acid ester
  • solvent additive examples include propane sultone and propene sultone.
  • the solvent preferably contains an acid anhydride. This is because the chemical stability of the electrolytic solution is improved.
  • the acid anhydride include propanedisulfonic acid anhydride.
  • the electrolyte salt can contain, for example, any one or more of light metal salts such as lithium salts.
  • the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ).
  • the content of the electrolyte salt is preferably 0.5 mol / kg or more and 2.5 mol / kg or less with respect to the solvent. This is because high ion conductivity is obtained.
  • a positive electrode is manufactured using the positive electrode material described above.
  • a positive electrode active material and, if necessary, a binder, a conductive additive and the like are mixed to form a positive electrode mixture, and then dispersed in an organic solvent to form a positive electrode mixture slurry.
  • the mixture slurry is applied to the positive electrode current collector with a coating apparatus such as a die coater having a knife roll or a die head, and dried with hot air to obtain a positive electrode active material layer.
  • the positive electrode active material layer is compression molded with a roll press or the like. At this time, heating may be performed, or heating or compression may be repeated a plurality of times.
  • a negative electrode is produced by forming a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector, using the same operation procedure as that for producing the negative electrode 10 described above.
  • an electrolyte solution is prepared.
  • the positive electrode lead 32 is attached to the positive electrode current collector and the negative electrode lead 33 is attached to the negative electrode current collector by ultrasonic welding or the like.
  • the positive electrode and the negative electrode are laminated or wound via a separator to produce a wound electrode body 31, and a protective tape is bonded to the outermost periphery.
  • the wound body is molded so as to have a flat shape.
  • the insulating portions of the exterior member 35 are bonded to each other by a thermal fusion method, and the wound electrode body is released in only one direction. Enclose.
  • An adhesion film is inserted between the positive electrode lead and the negative electrode lead and the exterior member.
  • a predetermined amount of the prepared electrolytic solution is introduced from the release section, and vacuum impregnation is performed. After impregnation, the release part is bonded by a vacuum heat fusion method. As described above, the laminated film type lithium ion secondary battery 30 can be manufactured.
  • Example 1-1 The laminate film type lithium ion secondary battery 30 shown in FIG. 3 was produced by the following procedure.
  • the positive electrode active material is 95% by mass of LiNi 0.7 Co 0.25 Al 0.05 O (lithium nickel cobalt aluminum complex oxide: NCA), which is a lithium nickel cobalt composite oxide, and 2.5% of the positive electrode conductive auxiliary agent. % And 2.5% by mass of a positive electrode binder (polyvinylidene fluoride: PVDF) were mixed to obtain a positive electrode mixture. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone: NMP) to obtain a paste slurry.
  • NCA lithium nickel cobalt aluminum complex oxide
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the slurry was applied to both surfaces of the positive electrode current collector with a coating apparatus having a die head, and dried with a hot air drying apparatus. At this time, a positive electrode current collector having a thickness of 15 ⁇ m was used. Finally, compression molding was performed with a roll press.
  • a negative electrode was produced.
  • the negative electrode active material a raw material mixed with metallic silicon and silicon dioxide is introduced into a reaction furnace, vaporized in a vacuum atmosphere of 10 Pa is deposited on an adsorption plate, sufficiently cooled, and then the deposit is taken out. It grind
  • the negative electrode mixture slurry was applied to both surfaces of the negative electrode current collector with a coating apparatus and then dried.
  • baking was performed at 400 ° C. for 1 hour in a vacuum atmosphere. Thereby, the negative electrode binder (polyimide) was formed. Thereby, a negative electrode active material layer was formed on both surfaces of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector contained carbon and sulfur, and their contents were all 100 ppm by mass or less.
  • an electrolyte salt lithium hexafluorophosphate: LiPF 6
  • FEC solvent
  • EC ethylene carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • an electrolyte salt lithium hexafluorophosphate: LiPF 6
  • the content of the electrolyte salt was 1.0 mol / kg with respect to the solvent.
  • a secondary battery was assembled as follows. First, an aluminum lead was ultrasonically welded to one end of the positive electrode current collector, and a nickel lead was welded to one end of the negative electrode current collector. Subsequently, a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator were laminated in this order and wound in the longitudinal direction to obtain a wound electrode body. The end portion was fixed with a PET protective tape. As the separator, a laminated film (thickness: 12 ⁇ m) sandwiched between a film mainly composed of porous polyethylene and a film mainly composed of porous polypropylene was used.
  • the outer peripheral edges excluding one side were heat-sealed, and the electrode body was housed inside.
  • the exterior member a nylon film, an aluminum foil, and an aluminum laminate film in which a polypropylene film was laminated were used.
  • an electrolytic solution prepared from the opening was injected, impregnated in a vacuum atmosphere, heat-sealed, and sealed.
  • the cycle characteristics were examined as follows. First, in order to stabilize the battery, charge and discharge was performed for 2 cycles in an atmosphere at 25 ° C., and the discharge capacity at the second cycle was measured. Subsequently, charge and discharge were performed until the total number of cycles reached 100, and the discharge capacity was measured each time. Finally, the discharge capacity at the 100th cycle was divided by the discharge capacity at the second cycle, and the capacity retention rate was calculated.
  • the initial efficiency (initial efficiency) (%) (initial discharge capacity / initial charge capacity) ⁇ 100 was calculated.
  • the atmosphere and temperature were the same as when the cycle characteristics were examined, and the charge / discharge conditions were 0.2 times that when the cycle characteristics were examined.
  • a 2032 type coin battery was assembled as a secondary battery for the 7 Li-MAS-NMR measurement test.
  • 20 coin batteries having a negative electrode including a negative electrode active material manufactured under the same manufacturing conditions were prepared.
  • the negative electrode a negative electrode produced in the same procedure as the negative electrode of the laminate film type lithium ion secondary battery 30 in Example 1-1 was used.
  • the deposition amount (also referred to as area density) of the negative electrode active material layer per unit area on one side of the negative electrode was 2.5 mg / cm 2 .
  • an electrolytic solution prepared in the same procedure as the electrolytic solution of the laminate film type lithium ion secondary battery 30 in Example 1-1 was used.
  • a metal lithium foil having a thickness of 0.5 mm was used as the counter electrode. Further, polyethylene having a thickness of 20 ⁇ m was used as a separator.
  • the bottom pig of the 2032 type coin battery, the lithium foil, and the separator are stacked, and 150 mL of the electrolytic solution is injected, and subsequently, the negative electrode and the spacer (thickness: 1.0 mm) are stacked, and 150 mL of the electrolytic solution is injected.
  • a 2032 type coin battery was manufactured by lifting up the spring and the upper lid of the coin battery in this order and caulking with an automatic coin cell caulking machine.
  • the measurement conditions for 7 Li-MAS-NMR were the same as the charging conditions A described above. That is, a predetermined number of 0V-1.2V cycles were performed, and then charging was performed for 60 hours. Thereby, the measurement result of NMR in each cycle was obtained.
  • the NMR measurement of the negative electrode active material was performed by disassembling a coin battery containing the negative electrode active material in a glove box, peeling the negative electrode active material from the negative electrode, and filling the NMR rotor.
  • the upper limit of X in the 0V-1.2V cycle was 99.
  • a negative electrode active material that did not exhibit a peak in the range of 25 to 55 ppm by the time of 60-hour charging at the 100th cycle is regarded as a negative electrode active material from which this peak is not obtained, and “25 to 55 ppm in the table” "" None ".
  • Example 1-2 to Example 1-10, Comparative Example 1-1 to 1-4 Oxygen in bulk of silicon oxide, half-value width (half-value width) of diffraction peak due to Si (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction (this is also the crystallite size calculated from this half-value width) Reflected), presence / absence of peak in the range of 25-55 ppm, presence / absence of peak in the range of 0-3 ppm, presence / absence of “expression and decrease within 50 times” (ie, repeating 0V-1.2V cycle within 49 times) Except that the peak in the range of 25 to 55 ppm is expressed and decreased) and the cycle number at the time of peak expression in the range of 25 to 55 ppm (indicated by Cy) is changed as in Example 1-1. A secondary battery was manufactured. Table 1 shows the results of Examples 1-1 to 1-10 and Comparative Examples 1-1 to 1-4.
  • the negative electrode active materials of Examples 1-1 to 1-10 and Comparative Examples 1-1 to 1-4 had the following properties.
  • the median diameter of the negative electrode active material particles was 4 ⁇ m.
  • the negative electrode active material particles included a carbon material having an average thickness of 100 nm in the surface layer portion.
  • a peak in the range of 0 to 3 ppm appears upon charging for 60 hours in the first cycle, and once in the range of 0 to 3 ppm There was no decrease during repeated 0V-1.2V cycles.
  • the peak in the range of 25 to 55 ppm at the beginning of the charge / discharge cycle may shift toward 0 ppm by repeating the charge / discharge cycle.
  • the peak shift value of the shifted peak is larger than the peak shift value of the peak in the range of 0 to 3 ppm, the peak in the range of 0 to 3 ppm may be buried in the shifted peak.
  • FIG. 1 is a 7 Li-MAS-NMR spectrum measured in Example 1-3 of the present invention. The peak in the range of 25 to 55 ppm in FIG. 1 is presumed to indicate the presence of Li—Si bonds.
  • FIG. 4 is a 7 Li-MAS-NMR spectrum measured using a general silicon simple substance negative electrode containing silicon simple substance as a negative electrode active material.
  • This spectrum was also obtained under the same conditions as in Example 1-3. That is, this spectrum shows that a 2032 type coin battery was produced in the same manner as in Example 1-3, and only the 60-hour charge was performed without performing the 0V-1.2V cycle, and the negative electrode after the 60-hour charge was applied to the NMR rotor. It was obtained by packing and performing NMR measurement.
  • the peak value obtained from 7 Li-MAS-NMR when a general silicon simple substance negative electrode is used appears around 10 ppm.
  • the peak value is greatly shifted to the plus side according to the bulk state of silicon oxide. This is presumed to be due to the large distance between silicon atoms.
  • a stable bulk situation can be created by gradually shifting this peak toward 0 ppm while repeating Li insertion and desorption (repeat 0V-1.2V cycle). it can.
  • the peak in the range of 0 to 3 ppm shown in FIG. 1 indicates the reaction between the oxygen side of the silicon oxide and Li, and is presumed to indicate the presence of the Li silicate layer.
  • the negative electrode active material from which this peak is obtained is likely to generate a stable Li compound inside the negative electrode active material particles by charging and discharging. Therefore, in the negative electrode active material from which this peak is obtained, Li easily diffuses in the bulk of the silicon oxide. Therefore, the negative electrode active material from which this peak is obtained becomes a stable battery material and can improve cycle characteristics.
  • a sharp peak near 0 ppm in FIG. 1 represents the presence of LiPF 6 and is not essential.
  • a negative electrode active material in which a peak in the range of 0 to 3 ppm is not obtained is a material in which a sufficient silicate layer cannot be obtained even when Li insertion and removal are repeated.
  • Such a negative electrode active material is considered to have enlarged SiO 2 in the bulk and difficult to occlude Li. Therefore, when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the cycle characteristics are degraded.
  • Example 1-1 to Example 1-6 and Example 1-8 to Example 1-10 it is preferable that X in the range of 25 to 55 ppm appears within 49 times.
  • this negative electrode active material when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time (number of cycles) until the secondary battery is stabilized should be reduced. Can do. Thereby, the cycle deterioration rate at the initial stage of the charge / discharge cycle is further reduced, and the cycle characteristics are further improved.
  • a secondary battery having such a negative electrode active material has stable cycle characteristics.
  • Example 1-5 and Example 1-10 in which the peak has the same expression cycle (40th cycle) are compared, after the peak appears within 50 times, more than 50 cycles (specifically In particular, Example 1-5, which “appears and decreases within 50 times”, suppresses a decrease in the battery retention rate at the beginning of the cycle, and the cycle characteristics are lower than Example 1-10 that decreases at 70 times). More improved. Therefore, when judged comprehensively, it is desirable to use a material in which the above-mentioned peak appears and decreases as early as possible.
  • Example 2-1 to Example 2-6 A secondary battery was fabricated under the same conditions as in Example 1-3 except that the median diameter of the negative electrode active material particles was changed, and the cycle characteristics and initial efficiency were evaluated. The results are shown in Table 2. In Tables 2 to 4 below, the results of Example 1-3 are also shown.
  • Example 3-1 A secondary battery was fabricated under the same conditions as in Example 1-3 except that the negative electrode current collector did not contain carbon and sulfur, and the cycle characteristics and initial efficiency were evaluated. The results are shown in Table 3.
  • Example 4-1 to Example 4-7 A secondary battery was fabricated under the same conditions as in Example 1-3 except that the thickness of the carbon material was changed, and the cycle characteristics and the initial efficiency were evaluated. The results are shown in Table 4.
  • the thickness of the carbon material is preferably 5 ⁇ m or less.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

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Abstract

本発明は、負極活物質粒子を含む負極活物質であって、前記負極活物質粒子は、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．６）で表されるケイ素化合物を含有し、　前記負極活物質粒子を含む負極活物質を、対極として金属リチウムを有する二次電池の負極に用い、前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルをＸ回（Ｘ≧０）繰り返した後、さらに前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電（但し、０Ｖになってから６０時間後に充電終止）を行った状態において、前記充電終止後の負極活物質が７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有することを特徴とする負極活物質である。これにより、二次電池の負極活物質として用いた際に、電池容量を増加させ、サイクル特性を向上させることが可能な負極活物質が提供される。

Description

負極活物質、負極電極、リチウムイオン二次電池、負極活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池の製造方法
　本発明は、負極活物質、負極電極、リチウムイオン二次電池、負極活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池の製造方法に関する。
　近年、モバイル端末などに代表される小型の電子機器が広く普及しており、さらなる小型化、軽量化及び長寿命化が強く求められている。このような市場要求に対し、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。この二次電池は、小型の電子機器に限らず、自動車などに代表される大型の電子機器、家屋などに代表される電力貯蔵システムへの適用も検討されている。
　その中でも、リチウムイオン二次電池は小型かつ高容量化が行いやすく、また、鉛電池、ニッケルカドミウム電池よりも高いエネルギー密度が得られるため、大いに期待されている。
　上記のリチウムイオン二次電池は、正極及び負極、セパレータと共に電解液を備えており、負極は充放電反応に関わる負極活物質を含んでいる。
　この負極活物質としては、炭素系活物質が広く使用されている一方で、最近の市場要求から電池容量のさらなる向上が求められている。電池容量向上のために、負極活物質材としてケイ素を用いることが検討されている。なぜならば、ケイ素の理論容量（４１９９ｍＡｈ／ｇ）は黒鉛の理論容量（３７２ｍＡｈ／ｇ）よりも１０倍以上大きいため、電池容量の大幅な向上を期待できるからである。負極活物質材としてのケイ素材の開発はケイ素単体だけではなく、合金、酸化物に代表される化合物などについても検討されている。また、活物質形状は、炭素系活物質では標準的な塗布型から、集電体に直接堆積する一体型まで検討されている。
　しかしながら、負極活物質としてケイ素を主原料として用いると、充放電時に負極活物質が膨張収縮するため、主に負極活物質表層近傍で割れやすくなる。また、活物質内部にイオン性物質が生成し、負極活物質が割れやすい物質となる。負極活物質表層が割れると、それによって新表面が生じ、活物質の反応面積が増加する。この時、新表面において電解液の分解反応が生じるとともに、新表面に電解液の分解物である被膜が形成されるため電解液が消費される。このためサイクル特性が低下しやすくなる。
　これまでに、電池初期効率やサイクル特性を向上させるために、ケイ素材を主材としたリチウムイオン二次電池用負極材料、電極構成についてさまざまな検討がなされている。
　具体的には、良好なサイクル特性や高い安全性を得る目的で、気相法を用いケイ素及びアモルファス二酸化ケイ素を同時に堆積させている（例えば特許文献１参照）。また、高い電池容量や安全性を得るために、ケイ素酸化物粒子の表層に炭素材（電子伝導材）を設けている（例えば特許文献２参照）。さらに、サイクル特性を改善するとともに高入出力特性を得るために、ケイ素及び酸素を含有する活物質を作製し、かつ、集電体近傍での酸素比率が高い活物質層を形成している（例えば特許文献３参照）。また、サイクル特性を向上させるために、ケイ素活物質中に酸素を含有させ、平均酸素含有量が４０ａｔ％以下であり、かつ集電体に近い場所で酸素含有量が多くなるように形成している（例えば特許文献４参照）。
　また、初回充放電効率を改善するためにＳｉ相、ＳｉＯ２、ＭｙＯ金属酸化物を含有するナノ複合体を用いている（例えば特許文献５参照）。また、サイクル特性改善のため、ＳｉＯｘ（０．８≦ｘ≦１．５、粒径範囲＝１μｍ～５０μｍ）と炭素材を混合して高温焼成している（例えば特許文献６参照）。また、サイクル特性改善のために、負極活物質中におけるケイ素に対する酸素のモル比を０．１～１．２とし、活物質、集電体界面近傍におけるモル比の最大値、最小値との差が０．４以下となる範囲で活物質の制御を行っている（例えば特許文献７参照）。また、電池負荷特性を向上させるため、リチウムを含有した金属酸化物を用いている（例えば特許文献８参照）。また、サイクル特性を改善させるために、ケイ素材表層にシラン化合物などの疎水層を形成している（例えば特許文献９参照）。また、サイクル特性改善のため、酸化ケイ素を用い、その表層に黒鉛被膜を形成することで導電性を付与している（例えば特許文献１０参照）。特許文献１０において、黒鉛被膜に関するＲＡＭＡＮスペクトルから得られるシフト値に関して、１３３０ｃｍ－１及び１５８０ｃｍ－１にブロードなピークが現れるとともに、それらの強度比Ｉ１３３０／Ｉ１５８０が１．５＜Ｉ１３３０／Ｉ１５８０＜３となっている。また、高い電池容量、サイクル特性の改善のため、二酸化ケイ素中に分散されたケイ素微結晶相を有する粒子を用いている（例えば特許文献１１参照）。また、過充電、過放電特性を向上させるために、ケイ素と酸素の原子数比を１：ｙ（０＜ｙ＜２）に制御したケイ素酸化物を用いている（例えば特許文献１２参照）。
特開２００１－１８５１２７号公報 特開２００２－０４２８０６号公報 特開２００６－１６４９５４号公報 特開２００６－１１４４５４号公報 特開２００９－０７０８２５号公報 特開２００８－２８２８１９号公報 特開２００８－２５１３６９号公報 特開２００８－１７７３４６号公報 特開２００７－２３４２５５号公報 特開２００９－２１２０７４号公報 特開２００９－２０５９５０号公報 特許第２９９７７４１号明細書
　上述したように、近年、電子機器に代表される小型のモバイル機器は高性能化、多機能化がすすめられており、その主電源であるリチウムイオン二次電池は電池容量の増加が求められている。この問題を解決する１つの手法として、ケイ素材を主材として用いた負極からなるリチウムイオン二次電池の開発が望まれている。また、ケイ素材を用いたリチウムイオン二次電池は、炭素系活物質を用いたリチウムイオン二次電池と同等に近いサイクル特性が望まれている。しかしながら、炭素系活物質を用いたリチウムイオン二次電池と同等のサイクル安定性を示す負極活物質を提案するには至っていなかった。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、二次電池の負極活物質として用いた際に、電池容量を増加させ、サイクル特性を向上させることが可能な負極活物質、この負極活物質を含む負極活物質層を有する負極電極、及び、この負極電極を用いたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。また、電池容量を増加させ、サイクル特性を向上させることが可能な負極活物質の製造方法を提供することを目的とする。また、そのような負極活物質を用いるリチウムイオン二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、負極活物質粒子を含む負極活物質であって、前記負極活物質粒子は、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．６）で表されるケイ素化合物を含有し、
　前記負極活物質粒子を含む負極活物質を、対極として金属リチウムを有する二次電池の負極に用い、前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルをＸ回（Ｘ≧０）繰り返した後、さらに前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電（但し、０Ｖになってから６０時間後に充電終止）を行った状態において、前記充電終止後の負極活物質が７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有することを特徴とする負極活物質を提供する。
　このように、負極活物質が、ケイ素化合物（ＳｉＯｘ：０．５≦ｘ≦１．６、以下、ケイ素酸化物とも称する）を含有する負極活物質粒子を含むものであり、かつ、上記の充電終止後において上記の２種類のピークを有するものであれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、高い電池容量を有するとともに、良好なサイクル特性が得られる。
　また、前記２５～５５ｐｐｍの範囲のピークは、前記Ｘが４９回以内で発現することが好ましい。
　このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間（サイクル数）をより少なくすることができる。
　また、前記０～３ｐｐｍの範囲のピークは、前記Ｘが９回以内で発現することが好ましい。
　このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、負極活物質粒子の内部に安定したＬｉ化合物が生成するまでの時間（サイクル数）をより少なくすることができる。
　また、前記２５～５５ｐｐｍの範囲のピーク及び前記０～３ｐｐｍの範囲のピークは、前記Ｘが０回で発現することが好ましい。
　このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間及び負極活物質粒子の内部に安定したＬｉ化合物が生成するまでの時間をさらに少なくすることができる。
　また、前記２５～５５ｐｐｍの範囲のピークは、前記０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルを４９回以内繰り返す中で減少することが好ましい。
　このような負極活物質であれば、Ｌｉ挿入、脱離を繰り返すことによりケイ素酸化物のバルク状況がより安定化する。
　また、前記負極活物質は、Ｘ線回折により得られるＳｉ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が１．２°以上であるとともに、その結晶面に対応する結晶子サイズは７．５ｎｍ以下であることが好ましい。
　負極活物質が上記のＳｉ結晶子の結晶性を有するケイ素酸化物を含有することで、このような負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、より良好なサイクル特性及び初期充放電特性が得られる。
　また、前記負極活物質粒子のメジアン径は０．５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
　負極活物質粒子のメジアン径が上記の範囲内にあることで、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、より良好なサイクル特性及び初期充放電特性が得られる。
　また、前記負極活物質粒子は、表層部に炭素材を含むことが好ましい。
　このように、負極活物質粒子がその表層部に炭素材を含むことで、導電性の向上が得られるため、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、電池特性を向上させることができる。
　また、前記炭素材の平均厚さは１ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
　被覆する炭素材の平均厚さが１ｎｍ以上であれば導電性向上が得られ、被覆する炭素材の平均厚さが５０００ｎｍ以下であれば、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、電池容量の低下を抑制することができる。
　さらに本発明では、本発明の負極活物質を含むことを特徴とする負極電極を提供する。
　このような負極電極であれば、この負極電極をリチウムイオン二次電池の負極電極として用いた際に、高い電池容量を有するとともに、良好なサイクル特性が得られる。
　また、前記負極電極は、前記負極活物質を含む負極活物質層と、
　負極集電体とを有し、
　前記負極活物質層は前記負極集電体上に形成されており、
　前記負極集電体は炭素及び硫黄を含むとともに、それらの含有量がいずれも１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
　このように、負極電極を構成する負極集電体が、炭素及び硫黄を上記のような含有量含むことで、充電時の負極電極の変形を抑制することができる。
　さらに本発明では、負極電極として、上記本発明の負極電極を用いたものであることを特徴とするリチウムイオン二次電池を提供する。
　このような負極電極を用いたリチウムイオン二次電池であれば、高容量であるとともに良好なサイクル特性が得られる。
　さらに本発明では、負極活物質粒子を含む負極活物質の製造方法であって、
　一般式ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．６）で表されるケイ素化合物を含む負極活物質粒子を準備する工程と、
　前記負極活物質粒子を含む負極活物質を含む負極と、金属リチウムからなる対極とを有する二次電池を作製する工程と、
　前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルをＸ回（Ｘ≧０）繰り返した後、さらに前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電（但し、０Ｖになってから６０時間後に充電終止）を行う工程と、
　前記充電終止の状態において、前記負極活物質を７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲで測定する工程と、
　前記７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲのスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有する負極活物質を選別する工程と
を有することを特徴とする負極活物質の製造方法を提供する。
　負極活物質をこのように選別して、負極活物質を製造することで、リチウムイオン二次電池の負極活物質として使用した際に、高容量であるとともに良好なサイクル特性を有する負極活物質を製造することができる。
　さらに本発明では、上記本発明の負極活物質の製造方法によって製造した負極活物質を用いて負極を作製し、該作製した負極を用いてリチウムイオン二次電池を製造することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法を提供する。
　この製造方法は、上記のように選別された負極活物質を用いることにより、高容量であるとともに良好なサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を製造することができる。
　以上のように、本発明の負極活物質は、リチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、高容量で良好なサイクル特性が得られる。また、本発明の負極活物質の製造方法であれば、良好なサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池用負極活物質を製造することができる。
本発明の実施例１－３において測定された７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルである。 本発明の負極電極の構成の一例を示す断面図である。 本発明のリチウムイオン二次電池（ラミネートフィルム型）の構成の一例を示す分解図である。 負極活物質としてケイ素単体を含む一般的なケイ素単体負極を用いて測定された７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルである。
　以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　前述のように、リチウムイオン二次電池の電池容量を増加させる１つの手法として、ケイ素材を主材として用いた負極をリチウムイオン二次電池の負極として用いることが検討されている。このケイ素材を用いたリチウムイオン二次電池は、炭素系活物質を用いたリチウムイオン二次電池と同等に近いサイクル特性が望まれているが、炭素系活物質を用いたリチウムイオン二次電池と同等のサイクル特性を示す負極活物質を提案するには至っていなかった。
　そこで、本発明者らは、リチウムイオン二次電池の負極として用いた際に、良好なサイクル特性が得られる負極活物質について鋭意検討を重ねた。その結果、負極活物質粒子を含む負極活物質であって、この負極活物質粒子は、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．６）で表されるケイ素化合物を含有し、この負極活物質粒子を含む負極活物質を、対極として金属リチウムを有する二次電池の負極に用い、この二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルをＸ回（Ｘ≧０）繰り返した後、さらにこの二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電（但し、０Ｖになってから６０時間後に充電終止）を行った状態において、充電終止後の負極活物質が７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有することを特徴とする負極活物質を用いた際に、高い電池容量及び良好なサイクル特性が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
＜負極電極＞
　まず、負極電極（非水電解質二次電池用負極）について、説明する。図２は本発明の負極電極（以下、負極とも称する）の構成の一例を示す断面図である。
［負極の構成］
　図２に示すように、負極１０は、負極集電体１１の上に負極活物質層１２を有する構成になっている。また、負極活物質層１２は負極集電体１１の両面、又は、片面だけに設けられていても良い。さらに、本発明の負極活物質が用いられたものであれば、負極集電体１１はなくてもよい。
［負極集電体］
　負極集電体１１は、優れた導電性材料であり、かつ、機械的な強度に長けた物で構成される。負極集電体１１に用いることができる導電性材料として、例えば銅（Ｃｕ）やニッケル（Ｎｉ）が挙げられる。また、この導電性材料は、リチウム（Ｌｉ）と金属間化合物を形成しない材料であることが好ましい。
　負極集電体１１は、主元素以外に炭素（Ｃ）や硫黄（Ｓ）を含んでいることが好ましい。なぜならば、負極集電体１１の物理的強度が向上するためである。特に、充電時に膨張する活物質層を負極が有する場合、集電体が上記の元素を含んでいれば、集電体を含む電極変形を抑制する効果がある。上記の含有元素のそれぞれの含有量は特に限定されないが、中でも１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。なぜならば、より高い変形抑制効果が得られるためである。このような変形抑制効果によりサイクル特性をより向上できる。
　また、負極集電体１１の表面は粗化されていてもよいし、粗化されていなくてもよい。粗化されている負極集電体は、例えば、電解処理、エンボス処理、又は、化学エッチング処理された金属箔などである。粗化されていない負極集電体は、例えば、圧延金属箔などである。
［負極活物質層］
　負極活物質層１２は、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な本発明の負極活物質を含んでおり、電池設計上の観点から、さらに、負極結着剤（バインダ）や導電助剤など他の材料を含んでいてもよい。
　本発明の負極活物質は負極活物質粒子を含む。負極活物質粒子は、リチウムイオンを吸蔵、放出可能なコア部を有する。負極活物質粒子が、表層部に炭素材を含むものである場合は、さらに、導電性が得られる炭素被覆部を有する。
　負極活物質粒子は、ケイ素化合物（ＳｉＯｘ：０．５≦ｘ≦１．６）を含有するものであり、ケイ素化合物の組成としてはｘが１に近い方が好ましい。なぜならば、安定した電池特性が得られるからである。なお、本発明におけるケイ素化合物の組成は必ずしも純度１００％を意味しているわけではなく、微量の不純物元素を含んでいてもよい。
　本発明の負極活物質は、該負極活物質を、対極として金属リチウムを有する二次電池の負極に用い、二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクル（以下、０Ｖ－１．２Ｖサイクルとも称する）をＸ回（Ｘ≧０）繰り返した後、さらに二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電（但し、０Ｖになってから６０時間後に充電終止）（以下、６０時間充電とも称する）を行った状態において、充電終止後の負極活物質が７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有することを特徴とする。なお、以下、０Ｖ－１．２Ｖサイクルから６０時間充電までを合わせて、充電条件Ａとも称する。
　まず、充電条件Ａの詳細について説明する。まず、０Ｖ定電流定電圧充電（０ＶＣＣＣＶ）とは、リチウムを対極とした二次電池を作製した後、０Ｖまで定電流（電流密度：０．５ｍＡ／ｃｍ２）モードで充電し、０Ｖから定電圧モードになり、電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ２に達した後、充電終止することを意味する。次に、１．２Ｖ定電流放電とは、定電流（電流密度：０．５ｍＡ／ｃｍ２）モードで放電し、電位が１．２Ｖに達した後、放電終止することを意味する。次に、６０時間充電とは、０Ｖまで定電流（電流密度：０．５ｍＡ／ｃｍ２）モードで充電し、０Ｖから定電圧モードになり、０Ｖになってから６０時間経過後に充電終止することを意味する。
　上記のように、本発明の負極活物質は、上記の充電条件Ａで充電を行った場合に上記の２種類のピークが得られる活物質である。上記のように、負極活物質が、ケイ素化合物を含有する負極活物質粒子を含むものであり、かつ、上記の充電終止後において上記の２種類のピークを有するものであれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、高い電池容量を有するとともに、良好なサイクル特性が得られる。
　ここで、２５～５５ｐｐｍの範囲のピークは、Ｌｉ－Ｓｉ結合の存在を表しているものと推測される。このピークが得られる負極活物質は、Ｌｉ挿入、脱離を繰り返すことによりケイ素酸化物のバルク状況が安定化しやすい。従って、このピークが得られる負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、安定した電池特性、特に、安定したサイクル特性を得ることができる。
　一方、０～３ｐｐｍの範囲のピークは、Ｌｉシリケート層（Ｌｉ－Ｏ結合）の存在を表しているものと推測される。このピークが得られる負極活物質は、Ｌｉ挿入、脱離を繰り返すことにより負極活物質粒子の内部に安定したＬｉ化合物が生成しやすい。従って、このピークが得られる負極活物質は、ケイ素酸化物のバルク内において容易にＬｉが拡散するものとなる。従って、このピークが得られる負極活物質は、安定した電池材料となり、サイクル特性を向上させることができる。
　０Ｖ－１．２ＶサイクルにおけるＸの回数は特に限定されない。例えば、Ｘの上限は９９とすることができる。すなわち、Ｘの範囲を０≦Ｘ≦９９とすることができる。なお、Ｘの範囲はより好ましくは０≦Ｘ≦４９、さらに好ましくは０≦Ｘ≦９、特に好ましくはＸ＝０である。
　Ｘの上限が９９の場合は、０Ｖ－１．２Ｖサイクルを０回以上９９回以下行った後、６０時間充電を行った状態において、充電終止後の負極活物質が７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有するものであればよい。この場合、例えば、０Ｖ－１．２Ｖサイクルを１９回行った後、２０サイクル目の６０時間充電時にこれらのピークが発現しても良いし、０Ｖ－１．２Ｖサイクルを４９回行った後、５０サイクル目の６０時間充電時にこれらのピークが発現しても良い。
　なお、本発明においては、先に０～３ｐｐｍの範囲のピークが発現し、その後、このピークに加えて２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現してもよい。例えば、１サイクル目の６０時間充電時（すなわち、Ｘ＝０）に０～３ｐｐｍの範囲のピークが発現し、１０サイクル目の６０時間充電時（すなわち、Ｘ＝９）に０～３ｐｐｍの範囲のピークと共に２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現してもよい。
　本発明においては、特に、以下に示すような回数以内で２種類のピークが発現することが好ましい。
　まず、２５～５５ｐｐｍの範囲のピークは、Ｘが４９回以内で発現することが好ましい。
　このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間（サイクル数）をより少なくすることができる。これにより、充放電サイクル初期のサイクル劣化率がより小さくなり、サイクル特性がより向上する。このような負極活物質を有する二次電池は、安定したサイクル特性を有する。
　また、０～３ｐｐｍの範囲のピークは、Ｘが９回以内で発現することが好ましい。
　このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、負極活物質粒子の内部に安定したＬｉ化合物が生成するまでの時間（サイクル数）をより少なくすることができる。これにより、ケイ素酸化物のバルク内におけるＬｉ拡散をより容易にすることができる。
　また、２５～５５ｐｐｍの範囲のピーク及び０～３ｐｐｍの範囲のピークは、Ｘが０回で発現することが好ましい。
　このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間及び負極活物質粒子の内部に安定したＬｉ化合物が生成するまでの時間をさらに少なくすることができる。
　また、２５～５５ｐｐｍの範囲のピークは、０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルを４９回以内繰り返す中で減少することが好ましい。すなわち、本発明の負極活物質は、０Ｖ－１．２Ｖサイクルを４９回以内繰り返す中で、２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現及び減少することが好ましい。特に、２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現及び消失することが好ましい。この態様の具体例としては、１サイクル目の６０時間充電時（すなわち、Ｘ＝０）に２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現し、１０サイクル目の６０時間充電時（すなわち、Ｘ＝９）に２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが減少する態様が挙げられる。
　このような負極活物質であれば、Ｌｉ挿入、脱離を繰り返すことによりケイ素酸化物のバルク状況がより安定化する。すなわち、Ｌｉ挿入、脱離を繰り返すことにより活物質の状態が充放電に適した状態となる。
　特に、本発明の負極活物質は、０Ｖ－１．２Ｖサイクルを繰り返す中で、２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現及び減少（特に消失）するだけでなく、このピークが０Ｖ－１．２Ｖサイクルを繰り返す中で０ｐｐｍに近い方向へ徐々にシフトすることが好ましい。このような負極活物質は、Ｌｉ挿入、脱離を繰り返すことでより安定したバルク状況を作ることができる。
　なお、上記のように２５～５５ｐｐｍの範囲のピーク等が発現等する負極活物質がサイクル特性を向上させる理由は完全に解明はされていないが、少なくとも、上記の充電条件Ａで充電を行った場合に上記の２種類のピークが得られる活物質がサイクル特性を向上させること自体は明らかである。
　また、負極活物質は、Ｘ線回折により得られるＳｉ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が１．２°以上であるとともに、その結晶面に対応する結晶子サイズは７．５ｎｍ以下であることが好ましい。
　ケイ素酸化物のケイ素結晶性は低いほどよく、ケイ素酸化物中のＳｉ結晶子が上記の結晶性を有することで、このようなケイ素酸化物を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、より良好なサイクル特性及び初期充放電特性が得られる。
　負極活物質粒子のメジアン径（Ｄ５０：累積体積が５０％となる時の粒子径）は特に限定されないが、０．５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。メジアン径が上記の範囲であれば、充放電時においてリチウムイオンの吸蔵放出がされやすくなるとともに、粒子が割れにくくなるからである。メジアン径が０．５μｍ以上であれば、質量当たりの表面積を小さくでき、電池不可逆容量の増加を抑制することができる。一方で、メジアン径を２０μｍ以下とすることで、粒子が割れ難くなるため新表面が出難くなる。
　また、負極活物質粒子は、表層部に炭素材を含むことが好ましい。
　このように、負極活物質粒子がその表層部に炭素材を含むことで、導電性の向上が得られるため、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、電池特性を向上させることができる。
　また、この炭素材の平均厚さは１ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
　被覆する炭素材の平均厚さが１ｎｍ以上であれば導電性向上が得られ、被覆する炭素材の平均厚さが５０００ｎｍ以下であれば、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、電池容量の低下を抑制することができる。
　この炭素材の平均厚さは、例えば、以下の手順により算出できる。まず、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により任意の倍率で負極活物質を観察する。この倍率は、厚さを測定できるように、目視で炭素材の厚さを確認できる倍率が好ましい。続いて、任意の１５点において、炭素材の厚さを測定する。この場合、できるだけ特定の場所に集中せず、広くランダムに測定位置を設定することが好ましい。最後に、上記の１５点の炭素材の厚さの平均値を算出する。
　炭素材の被覆率は特に限定されないが、できるだけ高い方が望ましい。被覆率が３０％以上であれば、電気伝導性がより向上するため好ましい。炭素材の被覆手法は特に限定されないが、糖炭化法、炭化水素ガスの熱分解法が好ましい。なぜならば、被覆率を向上させることができるからである。
　また、負極活物質層１２に含まれる負極結着剤として、例えば、高分子材料、合成ゴムなどのいずれか１種類以上を用いることができる。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸リチウム、カルボキシメチルセルロースなどである。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム、エチレンプロピレンジエンなどである。
　負極導電助剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、黒鉛、ケチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの炭素材料のいずれか１種以上を用いることができる。
　負極活物質層１２は、本発明の負極活物質（ケイ素系活物質）に加えて、炭素系活物質を含んでいてもよい。これにより、負極活物質層１２の電気抵抗を低下するとともに、充電に伴う膨張応力を緩和することが可能となる。この炭素系活物質としては、例えば、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、カーボンブラック類などを使用できる。
　負極活物質層１２は、例えば、塗布法で形成される。塗布法とは、ケイ素系活物質と上記の結着剤など、また、必要に応じて導電助剤、炭素系活物質を混合した後に、有機溶剤や水などに分散させ塗布する方法である。
［負極の製造方法］
　負極１０は、例えば、以下の手順により製造できる。まず、負極に使用する負極活物質の製造方法を説明する。最初に、一般式ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．６）で表されるケイ素化合物を含む負極活物質粒子を準備する。次に、この負極活物質粒子を含む負極活物質を含む負極と、金属リチウムからなる対極とを有する二次電池を作製する。次に、このようにして作製された二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルをＸ回（Ｘ≧０）繰り返した後、さらにこの二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電（但し、０Ｖになってから６０時間後に充電終止）を行う。次に、充電終止の状態において、負極活物質を７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲで測定する。次に、７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲのスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有する負極活物質を選別する。
　ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ：０．５≦ｘ≦１．６）を含む負極活物質粒子は、例えば、以下のような手法により作製できる。まず、酸化珪素ガスを発生する原料を不活性ガスの存在下、減圧下で９００℃～１６００℃の温度範囲で加熱し、酸化珪素ガスを発生させる。このとき、原料は金属珪素粉末と二酸化珪素粉末の混合物を用いることができる。金属珪素粉末の表面酸素及び反応炉中の微量酸素の存在を考慮すると、混合モル比が、０．８＜金属珪素粉末／二酸化珪素粉末＜１．３の範囲であることが望ましい。
　次に、発生した酸化珪素ガスは吸着板（堆積板）上で固体化され堆積される。次に、反応炉内温度を１００℃以下に下げた状態で酸化珪素の堆積物を取出し、ボールミル、ジェットミルなどを用いて粉砕、粉末化を行う。以上のようにして、負極活物質粒子を作製することができる。
　なお、負極活物質粒子中のＳｉ結晶子は、酸化珪素ガスを発生する原料の気化温度の変更、堆積板温度、酸化珪素ガスの蒸着流に対するガス（不活性ガス，還元ガス）の噴射量若しくは種類、負極活物質粒子生成後の熱処理又は後述する炭素材を堆積する際の温度若しくは時間で制御することができる。
　なお、２５～５５ｐｐｍの範囲のピーク及び０～３ｐｐｍの範囲のピークが発現するサイクル数は、酸化珪素析出時の堆積板の温度、後述するＣＶＤで炭素材を堆積する際の加熱温度若しくは時間又は酸化珪素の堆積物の粉砕条件で制御することができる。例えば、酸化珪素析出時の堆積板の温度を高くすると、これらのピーク（特に、２５～５５ｐｐｍの範囲のピーク）が早く得られやすくなる。但し、この温度を高くしすぎると、これらのピークの発現が遅延することがある。
　次に、準備した負極活物質粒子の表層部に炭素材を形成する。但し、この工程は必須ではない。炭素材の層を生成する方法としては、熱分解ＣＶＤ法が望ましい。熱分解ＣＶＤ法で炭素材の層を生成する方法の一例について以下に説明する。
　まず、負極活物質粒子を炉内にセットする。次に、炉内に炭化水素ガスを導入し、炉内温度を昇温させる。分解温度は特に限定しないが、１２００℃以下が望ましく、より望ましいのは９５０℃以下である。分解温度を１２００℃以下にすることで、負極活物質粒子の意図しない不均化を抑制することができる。所定の温度まで炉内温度を昇温させた後に、負極活物質粒子の表層部に炭素材を生成する。また、炭素材の原料となる炭化水素ガスは特に限定しないが、ＣｎＨｍ組成においてｎ≦３であることが望ましい。ｎ≦３であれば、製造コストを低くでき、また、分解生成物の物性を良好にすることができる。
　このように、炭素材で負極活物質粒子を被覆することでバルク内部の化合物状態をより均一化にすることができ、活物質としての安定性が向上し、より高い効果を得ることができる。
　次に、上記の負極活物質粒子を含む負極活物質を含む負極と、金属リチウムからなる対極とを有する二次電池を作製する。ここではこの試験用の二次電池の具体例として、２０３２型コイン電池を例に挙げる。
　まず、２０３２型コイン電池に用いる負極を準備する。この負極は本発明の負極活物質を含むものであればよい。例えば、図２に示す負極が挙げられる。この負極の作製方法は、本発明の負極の製造方法と同様とすることができる。また、金属リチウムからなる対極を準備する。具体例としては、厚さ０．５ｍｍの金属リチウム箔が挙げられる。次に、電解液及びセパレータを準備する。これらの具体例としては、後述する本発明の二次電池に用いるものと同様のものが挙げられる。
　続いて、２０３２型コイン電池の底ブタ、リチウム箔、セパレータを重ねて、電解液を注液し、続けて負極、スペーサ（例えば、厚さ１．０ｍｍ）を重ねて、電解液を注液し、続けてスプリング、コイン電池の上ブタの順にくみ上げ、自動コインセルカシメ機でかしめることで、２０３２型コイン電池を作製できる。
　次に、このようにして作製された二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルをＸ回（Ｘ≧０）繰り返した後、さらにこの二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電（但し、０Ｖになってから６０時間後に充電終止）を行う。この充電条件Ａの詳細は上述した通りである。Ｘの上限は、製造する負極活物質の品質に応じて適宜設定できる（例えば９９）が、上述の通りできるだけ小さいことが好ましい。
　次に、充電終止の状態において、負極活物質を７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲで測定する。負極活物質は、固体７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲにより測定される。この際、用いる装置は特に限定されないが、Ｂｒｕｋｅｒ社製７００ＮＭＲ分光器が挙げられる。この際、プローブとして直径２．５ｍｍロータを用い、試料回転速度は１６ｋＨｚ回転とし、測定環境温度は２５℃とすることができる。
　以下、１サイクル目の６０時間充電時（すなわち、Ｘ＝０）に０～３ｐｐｍの範囲のピーク及び２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現した場合を例に、７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲの測定手順を説明する。
　負極活物質のＮＭＲを測定するためには、各サイクルに対して、通常、約２０個のコイン電池が必要になる。これはＮＭＲロータに詰める負極活物質を十分に確保するためである。従って、上記の例の場合は、２０個のコイン電池を用意すればよい。まず、同一の製造条件で製造された負極活物質を含む負極を２０個準備する。次に、この負極を有する２０３２型コイン電池を２０個作製し、これらのコイン電池の充電を充電条件Ａ（Ｘ＝０）で行う。次に、充電終止の状態のコイン電池２０個をグローブボックス中で解体し、負極から負極活物質を剥離させ、１つのＮＭＲロータに詰め込む。次に、このようにしてＮＭＲロータに詰め込まれた負極活物質のＮＭＲ測定を行う。この測定により、０～３ｐｐｍの範囲のピーク及び２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現したことを確認し、試験を終了する。なお、２サイクル目に２種類のピークが発現する場合は、計４０個のコイン電池を作製することになる。このような測定方法であれば、何サイクル目で２種類のピークが発現するかを確実に判別できる。
　次に、７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲのスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有する負極活物質を選別する。例えば、ある製造条件で負極活物質を製造し、この負極活物質のＮＭＲ測定を行い、Ｘが９回以内で２種類のピークが得られることを確認した場合、同じ製造条件で製造した負極活物質は全て２種類のピークがＸが９回以内で発現するものであるとみなして、負極活物質の選別を行うことができる。また、負極活物質を生成する条件又は炭素被覆の条件を変更させ、その都度７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲによる測定を行うことで、各製造条件において２種類のピークが得られるのにどれくらいの時間（サイクル数）がかかるのかを決定することもできる。
　このような製造方法により製造された負極活物質は、Ｌｉとの反応時にケイ素酸化物のバルク内に存在する二酸化ケイ素成分が安定したＬｉ化合物へ変化すると共に、ケイ素－リチウム結合状態が二次電池に適した状態へ誘導されるものとなる。
　以上のようにして製造（選別）された負極活物質と、負極結着剤、導電助剤などの他の材料とを混合して、負極合剤とした後に、有機溶剤又は水などを加えてスラリーとする。次に、負極集電体１１の表面に、上記の負極合剤スラリーを塗布し、乾燥させて、負極活物質層１２を形成する。この時、必要に応じて加熱プレスなどを行ってもよい。以上のようにして、負極を作製できる。
＜リチウムイオン二次電池＞
　次に、本発明のリチウムイオン二次電池について説明する。本発明のリチウムイオン二次電池は負極電極として、上記本発明の負極電極を用いたものである。ここでは具体例として、ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を例に挙げる。
［ラミネートフィルム型二次電池の構成］
　図３に示すラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池３０は、主にシート状の外装部材３５の内部に巻回電極体３１が収納されたものである。この巻回体は正極、負極間にセパレータを有し、巻回されたものである。また正極、負極間にセパレータを有し積層体を収納した場合も存在する。どちらの電極体においても、正極に正極リード３２が取り付けられ、負極に負極リード３３が取り付けられている。電極体の最外周部は保護テープにより保護されている。
　正負極リードは、例えば、外装部材３５の内部から外部に向かって一方向で導出されている。正極リード３２は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料により形成され、負極リード３３は、例えば、ニッケル、銅などの導電性材料により形成される。
　外装部材３５は、例えば、融着層、金属層、表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムであり、このラミネートフィルムは融着層が巻回電極体３１と対向するように、２枚のフィルムの融着層における外周縁部同士が融着、又は、接着剤などで張り合わされている。融着部は、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどのフィルムであり、金属部はアルミ箔などである。保護層は例えば、ナイロンなどである。
　外装部材３５と正負極リードとの間には、外気侵入防止のため密着フィルム３４が挿入されている。この材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン樹脂である。
［正極］
　正極は、例えば、図２の負極１０と同様に、正極集電体の両面又は片面に正極活物質層を有している。
　正極集電体は、例えば、アルミニウムなどの導電性材により形成されている。
　正極活物質層は、リチウムイオンの吸蔵放出可能な正極材のいずれか１種又は２種以上を含んでおり、設計に応じて結着剤、導電助剤、分散剤などの他の材料を含んでいてもよい。この場合、結着剤、導電助剤に関する詳細は、例えば、既に記述した負極結着剤、負極導電助剤と同様とすることができる。
　正極材料としては、リチウム含有化合物が望ましい。このリチウム含有化合物は、例えば、リチウムと遷移金属元素からなる複合酸化物、又はリチウムと遷移金属元素を有するリン酸化合物が挙げられる。これらの正極材の中でも、ニッケル、鉄、マンガン、コバルトの少なくとも１種以上を有する化合物が好ましい。これらの正極材の化学式は、例えば、ＬｉｘＭ１Ｏ２、又は、ＬｉｙＭ２ＰＯ４で表される。上記の化学式中、Ｍ１、Ｍ２は少なくとも１種以上の遷移金属元素を示しており、ｘ、ｙの値は電池充放電状態によって異なる値を示すが、一般的に、０．０５≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦１．１０で示される。
　リチウムと遷移金属元素とを有する複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２）、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉｘＮｉＯ２）などが挙げられ、リチウムと遷移金属元素とを有するリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ４）、リチウム鉄マンガンリン酸化合物（ＬｉＦｅ１－ｕＭｎｕＰＯ４（０＜ｕ＜１））などが挙げられる。上記の正極材を用いれば、高い電池容量が得られるともに、優れたサイクル特性も得られるからである。
［負極］
　負極は、上記した図２の負極１０と同様の構成を有し、例えば、集電体の両面に負極活物質層を有している。この負極は、正極活物質剤から得られる電気容量（電池としての充電容量）に対して、負極充電容量が大きくなることが好ましい。これにより、負極上でのリチウム金属の析出を抑制することができる。
　正極活物質層は、正極集電体の両面の一部に設けられており、負極活物質層も負極集電体の両面の一部に設けられている。この場合、例えば、負極集電体上に設けられた負極活物質層は対向する正極活物質層が存在しない領域が設けられている。これは、安定した電池設計を行うためである。
　上記の負極活物質層と正極活物質層とが対向しない領域では、充放電の影響をほとんど受けることが無い。そのため、負極活物質層の状態が形成直後のまま維持され、これによって負極活物質の組成など、充放電の有無に依存せずに再現性良く組成などを正確に調べることができる。
［セパレータ］
　セパレータは正極、負極を隔離し、両極接触に伴う電流短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータは、例えば、合成樹脂、あるいはセラミックからなる多孔質膜により形成されており、２種以上の多孔質膜が積層された積層構造を有しても良い。合成樹脂として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。
［電解液］
　活物質層の少なくとも一部、又は、セパレータには、液状の電解質（電解液）が含浸されている。この電解液は、溶媒中に電解質塩が溶解されており、添加剤など他の材料を含んでいても良い。
　溶媒は、例えば、非水溶媒を用いることができる。非水溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。この中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルのうちの少なくとも１種以上を用いることが望ましい。より良い特性が得られるからである。またこの場合、炭酸エチレン、炭酸プロピレンなどの高粘度溶媒と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒とを組み合わせて用いることで、電解質塩の解離性やイオン移動度を向上させることができる。
　合金系負極を用いる場合、特に溶媒として、ハロゲン化鎖状炭酸エステル、又は、ハロゲン化環状炭酸エステルのうち少なくとも１種を含んでいることが望ましい。これにより、充放電時、特に充電時において、負極活物質表面に安定な被膜が形成される。ここで、ハロゲン化鎖状炭酸エステルとは、ハロゲンを構成元素として有する（少なくとも１つの水素がハロゲンにより置換された）鎖状炭酸エステルである。また、ハロゲン化環状炭酸エステルとは、ハロゲンを構成元素として有する（すなわち、少なくとも１つの水素がハロゲンにより置換された）環状炭酸エステルである。
　ハロゲンの種類は特に限定されないが、フッ素が好ましい。これは、他のハロゲンよりも良質な被膜を形成するからである。また、ハロゲン数は多いほど望ましい。これは、得られる被膜がより安定的であり、電解液の分解反応が低減されるからである。
　ハロゲン化鎖状炭酸エステルは、例えば、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ジフルオロメチルメチルなどが挙げられる。ハロゲン化環状炭酸エステルとしては、４－フルオロ－１，３－ジオキソラン－２－オン、４，５－ジフルオロ－１，３－ジオキソラン－２－オンなどが挙げられる。
　溶媒添加物として、不飽和炭素結合環状炭酸エステルを含んでいることが好ましい。これは、充放電時に負極表面に安定な被膜が形成され、電解液の分解反応が抑制できるからである。不飽和炭素結合環状炭酸エステルとしては、例えば炭酸ビニレン、炭酸ビニルエチレンなどが挙げられる。
　また、溶媒添加物として、スルトン（環状スルホン酸エステル）を含んでいることも好ましい。これは、電池の化学的安定性が向上するからである。スルトンとしては、例えば、プロパンスルトン、プロペンスルトンが挙げられる。
　さらに、溶媒は、酸無水物を含んでいることが好ましい。これは、電解液の化学的安定性が向上するからである。酸無水物としては、例えば、プロパンジスルホン酸無水物が挙げられる。
　電解質塩は、例えば、リチウム塩などの軽金属塩のいずれか１種類以上含むことができる。リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）などが挙げられる。
　電解質塩の含有量は、溶媒に対して０．５ｍｏｌ／ｋｇ以上２．５ｍｏｌ／ｋｇ以下であることが好ましい。これは、高いイオン伝導性が得られるからである。
［ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池の製造方法］
　最初に上記した正極材を用い正極電極を作製する。まず、正極活物質と、必要に応じて結着剤、導電助剤などを混合し正極合剤とした後に、有機溶剤に分散させ正極合剤スラリーとする。続いて、ナイフロール又はダイヘッドを有するダイコーターなどのコーティング装置で正極集電体に合剤スラリーを塗布し、熱風乾燥させて正極活物質層を得る。最後に、ロールプレス機などで正極活物質層を圧縮成型する。この時、加熱しても良く、また加熱又は圧縮を複数回繰り返しても良い。
　次に、上記した負極１０の作製と同様の作業手順を用い、負極集電体に負極活物質層を形成し負極を作製する。
　正極及び負極を作製する際に、正極及び負極集電体の両面にそれぞれの活物質層を形成する。この時、どちらの電極においても両面部の活物質塗布長がずれていても良い（図２を参照）。
　続いて、電解液を調製する。続いて、超音波溶接などにより、正極集電体に正極リード３２を取り付けると共に、負極集電体に負極リード３３を取り付ける。続いて、正極と負極とをセパレータを介して積層、又は巻回させて巻回電極体３１を作製し、その最外周部に保護テープを接着させる。次に、扁平な形状となるように巻回体を成型する。続いて、折りたたんだフィルム状の外装部材の間に巻回電極体を挟み込んだ後、熱融着法により外装部材３５の絶縁部同士を接着させ、一方向のみ解放状態にて、巻回電極体を封入する。正極リード、及び負極リードと外装部材の間に密着フィルムを挿入する。解放部から上記調製した電解液を所定量投入し、真空含浸を行う。含浸後、解放部を真空熱融着法により接着させる。以上のようにして、ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池３０を製造することができる。
　以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
（実施例１－１）
　以下の手順により、図３に示したラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池３０を作製した。
　最初に正極を作製した。正極活物質はリチウムニッケルコバルト複合酸化物であるＬｉＮｉ０．７Ｃｏ０．２５Ａｌ０．０５Ｏ（リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物：ＮＣＡ）を９５質量％と、正極導電助剤２．５質量％と、正極結着剤（ポリフッ化ビニリデン：ＰＶＤＦ）２．５質量％とを混合し、正極合剤とした。続いて正極合剤を有機溶剤（Ｎ－メチル－２－ピロリドン：ＮＭＰ）に分散させてペースト状のスラリーとした。続いてダイヘッドを有するコーティング装置で正極集電体の両面にスラリーを塗布し、熱風式乾燥装置で乾燥した。この時正極集電体は厚み１５μｍのものを用いた。最後にロールプレスで圧縮成型を行った。
　次に負極を作製した。負極活物質は金属ケイ素と二酸化ケイ素を混合した原料を反応炉に導入し、１０Ｐａの真空度の雰囲気中で気化させたものを吸着板上に堆積させ、十分に冷却した後、堆積物を取出しボールミルで粉砕した。粒径を調整した後、熱分解ＣＶＤを行うことで負極活物質粒子の表層部に炭素材を形成した。続いて、負極活物質粒子と負極結着剤の前駆体（ポリアミック酸）、導電助剤１（鱗片状黒鉛）と導電助剤２（アセチレンブラック）とを８０：８：１０：２の乾燥質量比で混合した後、ＮＭＰで希釈してペースト状の負極合剤スラリーとした。この場合には、ポリアミック酸の溶媒としてＮＭＰを用いた。続いて、コーティング装置で負極集電体の両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させた。この負極集電体としては、電解銅箔（厚さ＝１５μｍ）を用いた。最後に、真空雰囲気中で４００℃１時間焼成した。これにより、負極結着剤（ポリイミド）が形成された。また、これにより、負極集電体の両面に負極活物質層が形成された。このとき、負極集電体は炭素及び硫黄を含むとともに、それらの含有量がいずれも１００質量ｐｐｍ以下であった。
　次に、溶媒（４－フルオロ－１，３－ジオキソラン－２－オン（ＦＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ））を混合した後、電解質塩（六フッ化リン酸リチウム：ＬｉＰＦ６）を溶解させて電解液を調製した。この場合には、溶媒の組成を体積比でＦＥＣ：ＥＣ：ＤＭＣ＝１０：２０：７０とし、電解質塩の含有量を溶媒に対して１．０ｍｏｌ／ｋｇとした。
　次に、以下のようにして二次電池を組み立てた。最初に、正極集電体の一端にアルミリードを超音波溶接し、負極集電体の一端にはニッケルリードを溶接した。続いて、正極、セパレータ、負極、セパレータをこの順に積層し、長手方向に巻回させ巻回電極体を得た。その捲き終わり部分をＰＥＴ保護テープで固定した。セパレータは多孔性ポリプロピレンを主成分とするフィルムにより多孔性ポリエチレンを主成分とするフィルムに挟まれた積層フィルム（厚さ１２μｍ）を用いた。続いて、外装部材間に電極体を挟んだ後、一辺を除く外周縁部同士を熱融着し、内部に電極体を収納した。外装部材はナイロンフィルム、アルミ箔及び、ポリプロピレンフィルムが積層されたアルミラミネートフィルムを用いた。続いて、開口部から調製した電解液を注入し、真空雰囲気下で含浸した後、熱融着し、封止した。
　以上のようにして作製した二次電池のサイクル特性及び初回充放電特性を評価した。
　サイクル特性については、以下のようにして調べた。最初に、電池安定化のため２５℃の雰囲気下、２サイクル充放電を行い、２サイクル目の放電容量を測定した。続いて、総サイクル数が１００サイクルとなるまで充放電を行い、その都度放電容量を測定した。最後に、１００サイクル目の放電容量を２サイクル目の放電容量で割り、容量維持率を算出した。なお、サイクル条件として、４．２Ｖに達するまで定電流密度、２．５ｍＡ／ｃｍ２で充電し、電圧４．２Ｖに達した段階で４．２Ｖ定電圧で電流密度が０．２５ｍＡ／ｃｍ２に達するまで充電した。また、放電時は２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流密度で電圧が２．５Ｖに達するまで放電した。
　初回充放電特性については、初回効率（初期効率）（％）＝（初回放電容量／初回充電容量）×１００を算出した。なお、雰囲気及び温度はサイクル特性を調べた場合と同様にし、充放電条件はサイクル特性を調べた場合の０．２倍で行った。
　次に、７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲ測定試験用の二次電池として、２０３２型コイン電池を組み立てた。各サイクルに対して、同一の製造条件で製造された負極活物質を含む負極を有するコイン電池を２０個用意した。
　負極としては、上記の実施例１－１におけるラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池３０の負極と同様の手順で作製したものを使用した。なお、この負極の片面における単位面積あたりの負極活物質層の堆積量（面積密度とも称する）は２．５ｍｇ／ｃｍ２であった。
　電解液としては、上記の実施例１－１におけるラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池３０の電解液と同様の手順で作製したものを使用した。
　対極としては、厚さ０．５ｍｍの金属リチウム箔を使用した。また、セパレータとして、厚さ２０μｍのポリエチレンを用いた。
　続いて、２０３２型コイン電池の底ブタ、リチウム箔、セパレータを重ねて、電解液１５０ｍＬを注液し、続けて負極、スペーサ（厚さ１．０ｍｍ）を重ねて、電解液１５０ｍＬを注液し、続けてスプリング、コイン電池の上ブタの順にくみ上げ、自動コインセルカシメ機でかしめることで、２０３２型コイン電池を作製した。
　７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲの測定条件は、上述の充電条件Ａと同様の条件とした。すなわち、所定の回数０Ｖ－１．２Ｖサイクルを行い、その後６０時間充電を行った。これにより、各サイクルにおけるＮＭＲの測定結果を得た。なお、負極活物質のＮＭＲ測定は、負極活物質を含むコイン電池をグローブボックス中で解体し、負極から負極活物質を剥離させ、ＮＭＲロータに詰め込むことによって行った。また、本実施例における０Ｖ－１．２ＶサイクルのＸの上限は９９とした。例えば、１００サイクル目の６０時間充電時までに２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現しなかった負極活物質は、このピークが得られない負極活物質であるとみなし、表中の「２５～５５ｐｐｍ」に「無し」と記載した。
（実施例１－２～実施例１－１０、比較例１－１～１－４）
　ケイ素酸化物のバルク内酸素、Ｘ線回折により得られるＳｉ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半価幅（半値幅）（これは、この半価幅から計算される結晶子サイズにも反映される）、２５～５５ｐｐｍの範囲のピーク有無、０～３ｐｐｍの範囲のピーク有無、「５０回以内に発現及び減少」の有無（すなわち、０Ｖ－１．２Ｖサイクルを４９回以内繰り返す中で２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現及び減少するか否か）並びに２５～５５ｐｐｍの範囲のピーク発現時のサイクル数（Ｃｙで示す）を変化させたことを除き、実施例１－１と同様に、二次電池の製造を行った。表１に実施例１－１～実施例１－１０及び比較例１－１～１－４の結果を示す。
　なお、実施例１－１～実施例１－１０及び比較例１－１～１－４の負極活物質は以下のような性質を有していた。負極活物質粒子のメジアン径は４μｍであった。負極活物質粒子は、表層部に平均厚さ１００ｎｍの炭素材を含むものであった。特に、実施例１－１～実施例１－１０の負極活物質は全て、０～３ｐｐｍの範囲のピークが１サイクル目の６０時間充電時に発現し、一度発現した０～３ｐｐｍの範囲のピークは０Ｖ－１．２Ｖサイクルを繰り返す中で減少することはなかった。なお、後述するように、充放電サイクル初期に２５～５５ｐｐｍの範囲に出たピークが充放電サイクルを繰り返すことにより０ｐｐｍに近い方へシフトすることがある。この時、このシフトしたピークのピークシフト値は０～３ｐｐｍの範囲のピークのピークシフト値より大きいため、０～３ｐｐｍの範囲のピークが上記のシフトしたピークに埋もれてしまうことがある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、ＳｉＯｘで表されるケイ素酸化物において、ｘの値が、０．５≦ｘ≦１．６の範囲外の場合、電池特性が悪化した。例えば、比較例１－１に示すように、酸素が十分にない場合（ｘ＝０．３）、２５～５５ｐｐｍの範囲のピークが発現せず、また安定したＬｉシリケートピーク（０～３ｐｐｍの範囲のピーク）も得ることができなかった。従って、二次電池の容量維持率が著しく悪化した。なお、二次電池の初期効率は高い値であったが、サイクル特性が大きく低下したことから、総合的に判断し、電池特性が悪いと結論付けた。一方、比較例１－３に示すように、酸素量が多くなると（ｘ＝１．８）、電子抵抗、イオン拡散抵抗が上昇し、電池評価が難しく、電池初期効率が大幅に低下した。そのため、サイクル特性の評価は中止した。また、比較例１－２は、ＳｉＯｘのｘが０．５であったが、２種類のピークが発現しなかったため、サイクル特性及び初期効率の結果は悪かった。
　一方で、本発明の負極活物質を用いた二次電池（実施例１－１～実施例１－１０）は、良好なサイクル特性が得られた。図１は、本発明の実施例１－３において測定された７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルである。図１中の２５～５５ｐｐｍの範囲のピークは、Ｌｉ－Ｓｉ結合の存在を表しているものと推測される。
　一方、図４は、負極活物質としてケイ素単体を含む一般的なケイ素単体負極を用いて測定された７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルである。このスペクトルも実施例１－３と同様の条件で得られたものである。すなわち、このスペクトルは、実施例１－３と同様に２０３２型コイン電池を作製し、０Ｖ－１．２Ｖサイクルを行わずに、６０時間充電のみを行い、６０時間充電後の負極をＮＭＲロータに詰めてＮＭＲ測定をし得られたものである。
　図４に示すように、一般的なケイ素単体負極を用いたときの７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲから得られるピーク値は約１０ｐｐｍ近辺に発現する。一方、図１に示すように、ケイ素酸化物を含む負極を測定した場合は、ケイ素酸化物のバルク状況に応じて、ピーク値がプラス側に大きくシフトする。これはケイ素原子間距離が広いためだと推測している。このピーク値を得た後、このピークがＬｉ挿入、脱離を繰り返す（０Ｖ－１．２Ｖサイクルを繰り返す）中で０ｐｐｍに近い方向へ徐々にシフトすることによって、安定したバルク状況を作ることができる。
　図１に示す０～３ｐｐｍの範囲のピークは、ケイ素酸化物の酸素側とＬｉとの反応を示しており、Ｌｉシリケート層の存在を表しているものと推測される。このピークが得られる負極活物質は、充放電により負極活物質粒子の内部に安定したＬｉ化合物が生成しやすい。従って、このピークが得られる負極活物質は、ケイ素酸化物のバルク内において容易にＬｉが拡散するものとなる。従って、このピークが得られる負極活物質は、安定した電池材料となり、サイクル特性を向上させることができる。なお、図１における０ｐｐｍ付近のシャープなピークはＬｉＰＦ６の存在を表しているものであり、本質ではない。一方で、比較例１－４に示すように、０～３ｐｐｍの範囲のピークが得られない負極活物質は、Ｌｉ挿入、脱離を繰り返しても十分なシリケート層が得られないものである。このような負極活物質は、バルク内に肥大化したＳｉＯ２が存在し、Ｌｉを吸蔵し辛くなっていると考えられる。従って、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、サイクル特性が低下することとなる。
　また、実施例１－１～実施例１－６及び実施例１－８～実施例１－１０のように、２５～５５ｐｐｍの範囲のピークは、Ｘが４９回以内で発現することが好ましい。このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間（サイクル数）をより少なくすることができる。これにより、充放電サイクル初期のサイクル劣化率がより小さくなり、サイクル特性がより向上する。このような負極活物質を有する二次電池は、安定したサイクル特性を有する。
　また、上記の通り、Ｌｉ－Ｓｉ結合を示すと考えられるピークが大きくプラス側にシフトした状態に対して、充放電を繰り返し、このピークがより０に近づくことでケイ素酸化物のバルク内を安定化できるため、実施例１－１～実施例１－６、実施例１－８及び実施例１－９のように、０Ｖ－１．２Ｖサイクルを４９回以内繰り返す中で一度発現したＬｉ－Ｓｉ結合を示すピーク（２５～５５ｐｐｍの範囲のピーク）は減少することが望ましい。特にこのピークは消失（消滅）することが好ましい。このように、「５０回以内に発現及び減少」することで、ケイ素酸化物のバルクは、充放電サイクルのより初期に安定する。
　例えば、このピークの発現サイクルが同じ（４０サイクル目）である実施例１－５と実施例１－１０を比較すると、このピークが５０回以内に発現した後、５０回より多くのサイクル（具体的には７０回）で減少する実施例１－１０よりも、「５０回以内に発現及び減少」する実施例１－５の方が、サイクル初期における電池維持率低下が抑制され、サイクル特性がより向上する。従って、総合的に判断した場合、できるだけ早期サイクル時に上記ピークが発現及び減少する材料であることが望ましい。
（実施例２－１～実施例２－６）
　負極活物質粒子のメジアン径を変化させたこと以外、実施例１－３と同じ条件で二次電池を作製し、サイクル特性及び初回効率を評価した。結果を表２に示す。なお、下記表２～４には上記の実施例１－３の結果も併記してある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、負極活物質粒子の粒径が０．５μｍ以上であると、表面積の増加が抑制できるため、電池維持率、初期効率共により良い傾向にあった。また粒径が２０μｍ以下であると充電時に負極活物質が膨張しにくくなり、負極活物質が割れにくくなるため、電池特性を向上させることができることが分かった。
（実施例３－１）
　負極集電体に炭素及び硫黄を含有しなかったこと以外、実施例１－３と同じ条件で二次電池を作製し、サイクル特性及び初回効率を評価した。結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示すように、負極集電体に炭素及び硫黄をそれぞれ１００質量ｐｐｍ以下含有させることで、充電時の負極電極の変形を抑制する可能となる。その結果、電池維持率が向上することが分かった。
（実施例４－１～実施例４－７）
　炭素材の厚さを変化させたこと以外、実施例１－３と同じ条件で二次電池を作製し、サイクル特性及び初回効率を評価した。結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　炭素材の厚さを変化させ、電池特性を評価した結果、炭素材を堆積していない場合、電池初期効率、維持率共に低下した。炭素材は一部電解液の分解を抑制する効果があると推測される。炭素材の厚みを増すことで電池特性が安定するが、炭素材が厚くなると共に電池容量向上がし辛くなる。約５μｍ（５０００ｎｍ）程度の厚みでも電池容量が向上しづらくなる。また炭素材の厚さを約７μｍ程度とした実験では容量がより発現しなくなった。これらの結果から総合的に判断し、炭素材の厚さは５μｍ以下が望ましいと考えられる。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (14)

  1. 　負極活物質粒子を含む負極活物質であって、前記負極活物質粒子は、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．６）で表されるケイ素化合物を含有し、
    　前記負極活物質粒子を含む負極活物質を、対極として金属リチウムを有する二次電池の負極に用い、前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルをＸ回（Ｘ≧０）繰り返した後、さらに前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電（但し、０Ｖになってから６０時間後に充電終止）を行った状態において、前記充電終止後の負極活物質が７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有することを特徴とする負極活物質。
  2. 　前記２５～５５ｐｐｍの範囲のピークは、前記Ｘが４９回以内で発現することを特徴とする請求項１に記載の負極活物質。
  3. 　前記０～３ｐｐｍの範囲のピークは、前記Ｘが９回以内で発現することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の負極活物質。
  4. 　前記２５～５５ｐｐｍの範囲のピーク及び前記０～３ｐｐｍの範囲のピークは、前記Ｘが０回で発現することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の負極活物質。
  5. 　前記２５～５５ｐｐｍの範囲のピークは、前記０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルを４９回以内繰り返す中で減少することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の負極活物質。
  6. 　前記負極活物質は、Ｘ線回折により得られるＳｉ（１１１）結晶面に起因する回折ピークの半値幅（２θ）が１．２°以上であるとともに、その結晶面に対応する結晶子サイズは７．５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の負極活物質。
  7. 　前記負極活物質粒子のメジアン径は０．５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の負極活物質。
  8. 　前記負極活物質粒子は、表層部に炭素材を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の負極活物質。
  9. 　前記炭素材の平均厚さは１ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の負極活物質。
  10. 　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の負極活物質を含むことを特徴とする負極電極。
  11. 　前記負極電極は、前記負極活物質を含む負極活物質層と、
    　負極集電体とを有し、
    　前記負極活物質層は前記負極集電体上に形成されており、
    　前記負極集電体は炭素及び硫黄を含むとともに、それらの含有量がいずれも１００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の負極電極。
  12. 　負極電極として、請求項１０又は請求項１１に記載の負極電極を用いたものであることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
  13. 　負極活物質粒子を含む負極活物質の製造方法であって、
    　一般式ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．６）で表されるケイ素化合物を含む負極活物質粒子を準備する工程と、
    　前記負極活物質粒子を含む負極活物質を含む負極と、金属リチウムからなる対極とを有する二次電池を作製する工程と、
    　前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電及び１．２Ｖ定電流放電のサイクルをＸ回（Ｘ≧０）繰り返した後、さらに前記二次電池の０Ｖ定電流定電圧充電（但し、０Ｖになってから６０時間後に充電終止）を行う工程と、
    　前記充電終止の状態において、前記負極活物質を７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲで測定する工程と、
    　前記７Ｌｉ－ＭＡＳ－ＮＭＲのスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として２５～５５ｐｐｍの範囲及び０～３ｐｐｍの範囲にピークを有する負極活物質を選別する工程と
    を有することを特徴とする負極活物質の製造方法。
  14. 　請求項１３に記載の負極活物質の製造方法によって製造した負極活物質を用いて負極を作製し、該作製した負極を用いてリチウムイオン二次電池を製造することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014220216A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 帝人株式会社 非水電解質二次電池用の複合粒子
JP2015111547A (ja) * 2013-10-29 2015-06-18 信越化学工業株式会社 負極活物質、負極活物質の製造方法、並びに、リチウムイオン二次電池

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