本发明专利技术涉及负极活性材料、电池、电池组、电子设备和电动车辆。提供了一种负极活性材料，其包括：包含硅的芯颗粒；以及从由以下项所组成的组中选择的至少一种金属元素：Ge、Sn、Ni、Mo、W、Ag、Pd、Cu、Bi、Fe、Co、Mn、Cr、V、Ga、B、Sb、In、Te、Cd、Rh、Ru、Nb、Ta、Re、Os、Ir、Pt、Pb和P。负极活性材料具有从芯颗粒的中心到芯颗粒的表面连续改变的元素组分。还提供了分别包括负极活性材料的负极、电池、电动车辆、电力存储设备、电子设备以及电力存储系统。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求于2014年2月27提交的日本在先专利申请JP2014-037051的权益， 通过引用将其全部内容结合于此。
本公开涉及负极活性材料、电池、电池组、电子设备、电动车辆、电力存储设备以及 电力系统。
技术介绍
最近，强烈需求更大容量和更快的充电放电速度的锂离子二次电池。为了实现比 使用碳材料的容量大的容量，已经研宄针对负极活性材料Si(硅）等的使用。然而，目前为 止，就循环特性和迅速的充电放电而言，可能具有使用Si等的问题。 鉴于这类情况，已经研宄利用容易的处理来修改商业可获得的Si活性材料的材 料性能的技术。 例如，正在研宄通过Si的表面涂层修改Si材料性能的技术。据报导，氧化铝和 SiO在改善循环特性方面是有效的。SiO涂层可能特别地有效，但是关于SiO涂层，因为SiO 的不稳定，所以目前为止似乎没有比通过使用CVD(化学气相沉积）等的气相涂覆更好的方 法。然而，安装针对该方法的设备的成本是大的，并且此外，因为方法是气相方法，所以不容 易完全涂覆Si颗粒的表面。同时，例如，日本专利申请公开第2007-305424建议将不同元 素加入Si材料的技术。
技术实现思路
鉴于上述情况，因此，期望提供能够改善Si材料的活性材料性能的负极活性材 料，并且提供使用负极活性材料的电池、电池组、电子设备、电动车辆、电力存储设备以及电 力系统。 根据一种实施方式，本公开提供了一种负极活性材料，其包括：包含硅的芯颗粒； 以及从由以下项所组成的组中选择的至少一种金属元素：Ge、Sn、Ni、Mo、W、Ag、Pd、Cu、Bi、 Fe、Co、Mn、Cr、V、Ga、B、Sb、In、Te、Cd、Rh、Ru、Nb、Ta、Re、0s、Ir、Pt、Pb和P。负极活性材 料的元素组分从芯颗粒的中心到芯颗粒的表面连续改变。 根据一种实施方式，本公开提供了一种负极活性材料，其包括：包含硅的芯颗粒； 以及包括从由以下项组成的组中选择的至少一种金属元素的涂层：Ge、Sn、Ni、Mo、W、Ag、Pd、 Cu、Bi、Fe、Co、Mn、Cr、V、Ga、B、Sb、In、Te、Cd、Rh、Ru、Nb、Ta、Re、0s、Ir、Pt、Pb和P。芯颗 粒的至少一部分形成氧化娃。 根据一种实施方式，本公开提供了负极、电池、电动车辆、电力存储设备以及电力 存储系统，每个实施方式包括根据上述实施方式的任何一种的负极活性材料。 根据一种实施方式，本公开提供了一种制造负极活性材料的方法，其包括：在包括 硅的芯颗粒表面的至少一部分上形成涂层；以及通过执行热处理还原涂层。涂层包括金属 氧化物和金属氢氧化物的至少一种，该金属氧化物和金属氢氧化物包括从由以下项组成的 组中选择的至少一种金属元素：Ge、Sn、Ni、Mo、W、Ag、Pd、Cu、Bi、Fe、Co、Mn、Cr、V、Ga、B、Sb、 In、Te、Cd、Rh、Ru、Nb、Ta、Re、Os、Ir、Pt、Pb和P。 通过本公开，可以改善Si材料的活性材料性能。 鉴于如在附图所示的本专利技术的最佳模式实施方式的下列详细描述，本专利技术的这些 和其他目的、特征和优点将会变得更加明显。【附图说明】 图1是示出埃林汉姆图（Ellinghamdiagram)的曲线图； 图2是示出根据本公开的第二实施方式的电池的实例的截面图；图3是示出在图2中示出的螺旋卷绕的电极体20的一部分的放大截面图； 图4是示出根据本公开的第三实施方式的电池组的配置实例的框图； 图5是示出使用根据本公开的实施方式的电池的家用电力存储系统的应用实例 的不意图； 图6是示出使用根据本公开的实施方式的电池的家用电力存储系统的应用实例 的不意图； 图7是样品1-0的EDX光谱； 图8A示出了样品1-0的SEM图像； 图8B示出了样品1-0的元素映射图像（mappingimage); 图8C示出了样品1-0的另一个元素映射图像； 图9A示出了样品1-2至1-5的XRD图案； 图9B示出了样品1-0、1-1和1-6的XRD图案； 图10A示出了样品1-0和1-1的Ge3d5/2光谱； 图10B示出了样品1-0和1-1的Si2p光谱； 图10C示出了样品1-0和1-1的0 Is光谱； 图11是半电池（half-cell) 1-1的充电-放电曲线图； 图12A是包括初始效率、容量密度、容量保持率和劣化趋势的表格； 图12B是其中相对充电-放电循环（cycle)的数量绘制保持率的曲线图； 图13A示出了样品2-1至2-4的XRD图案； 图13B示出了样品3-1至3-4的XRD图案； 图13C示出了样品4-1至4-4的XRD图案； 图14A示出了通过实验例1测量的XPS的Ge3d5/2光谱； 图14B示出了通过实验例1测量的XPS的Ni2p3/2光谱； 图15A示出了样品3-4的STEM-HAADF图像； 图15B是图15A的一部分的高放大率图像； 图15C是图15A的另一部分的高放大率图像； 图16A示出了图15A的又一部分的高放大率图像； 图16B和图16C示出了EDX光谱； 图17A至图17C示出了EDX光谱； 图18是示出了导电率表征（characterization)结果的曲线图；以及 图19是半电池2-1和2-2的充电-放电曲线图。【具体实施方式】 在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施方式。将按以下顺序进行描述。 1.第一实施方式（负极活性材料的实施例） 2.第二实施方式（电池的实施例） 3.第三实施方式（电池组的实施例） 4.第四实施方式（电力存储系统等的实施例） 5.其他实施方式（变形例） 应注意，以下实施方式等是本公开的优选实施方式的具体实施例，并且本公开的 内容不应当解释为限制于这些实施方式等。此外，本文中描述的效果是非限制性实例，并且 不应当解释为否定不同于所示出的效果的其他效果的存在。 1.第一实施方式 (负极活性材料） 将描述本公开的第一实施方式的负极活性材料。负极活性材料通过以下步骤获 得：在包含Si的芯颗粒的表面的至少一部分上形成薄膜（涂层）；紧接着使用埃林汉姆图 通过还原热处理来还原薄膜（涂层）。芯颗粒是Si颗粒或SiOa颗粒（在此，"a"表示元素 比例，其中〇〈a〈2)(在下文中称为Si氧化物颗粒）。如本文中使用的，术语"金属"也包括 半金属。 涂层的形成可通过例如溶胶_凝胶水解处理等制成。因为其能够允许涂覆Si颗 粒和Si氧化物颗粒的复杂形状，所以溶胶-凝胶水解处理将是优选的。涂层的典型实例包 括金属氧化物。金属氧化物的实例包括包含从由以下项组成的组中选择的至少一种金属元 素的氧化物：Ge、Sn、Ni、Mo、W、Ag、Pd、Cu、Bi、Fe、Co、Mn、Cr、V、Ga、B、Sb、In、Te、Cd、Rh、 Ru、Nb、Ta、Re、0s、Ir、Pt、Pb和P。例如，通过将Si粉末放入溶液、通过在诸如乙醇的溶剂 中溶解金属醇盐以及干燥；由金属氧化物制成的薄膜可形成在作为芯颗粒的Si颗粒或Si 氧化物颗粒上。应注意，涂层可在金属氧化物的位置包括金属氢氧化物，并且可包括金属氧 化物和金属氢氧化物两者。金属氢氧化物的实例包括包含从由以下项所组成的组中选择的 至少一种金属元素的氧化物：Ge、Sn、Ni、Mo本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种负极活性材料，包括：芯颗粒，包含硅；以及从由以下项所组成的组中选择的至少一种金属元素：Ge、Sn、Ni、Mo、W、Ag、Pd、Cu、Bi、Fe、Co、Mn、Cr、V、Ga、B、Sb、In、Te、Cd、Rh、Ru、Nb、Ta、Re、Os、Ir、Pt、Pb和P，其中，所述负极活性材料的元素组分从所述芯颗粒的中心到所述芯颗粒的表面连续地改变。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤大辅，泷泽修一，羽生和隆，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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