活性物质复合材料形成用组合物、活性物质复合材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种活性物质复合材料形成用组合物，由其能够得到活性物质复合材料，并且该活性物质复合材料能够用于锂离子二次电池等的电极且能够提高电池的循环特性及速率特性。所述活性物质复合材料形成用组合物的特征在于，包含活性物质、导电物质、分散剂、溶剂以及交联剂，所述活性物质选自金属、半金属、金属合金、金属氧化物、半金属氧化物、金属磷酸化物、金属硫化物以及金属氮化物中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】活性物质复合材料形成用组合物、活性物质复合材料及其制造方法
本专利技术涉及一种活性物质复合材料(活性物质复合体)形成用组合物、由该组合物得到的活性物质复合材料以及该活性物质复合材料的制造方法。
技术介绍
近年来，正在发展电子设备的小型化以及轻量化，也要求成为其电源的电池小型化及轻量化。作为小型、轻量且能够进行高容量的充放电的电池，锂离子电池等非水电解质系二次电池已经实用化，用于小型摄像机、手机、笔记本电脑等便携式电子设备、通信设备等。锂离子二次电池具有高能量密度，并且具有比其它电池的容量高及工作电压高等优点。但是，由于其能量密度高，所以根据使用状况有时会存在过热危险性还有可能引发起火等事故，对锂离子二次电池要求高安全性。尤其是，最近引人注目的混合动力汽车要求更高的能量密度及输出特性，因此需要更高的安全性。通常，锂离子二次电池由正极、负极以及电解质构成，在充电时锂离子从正极活性物质脱离到电解质中，并插入碳颗粒等负极活性物质内。在放电时锂离子从负极活性物质脱离到电解质中，并嵌入正极活性物质内，由此能够将电流输出至外部电路。如此地，在锂离子二次电池的内部，锂离子通过电解质在正极～负极间往复，由此进行充放电。另一方面，伴随便携式电子设备等的性能提高，要求容量更高的电池，作为负极活性物质，与既有的碳相比每单位重量的容量远远高于Sn、Si等的研究正在盛行。但是，在将Si或Si合金用作负极活性物质的情况下，存在体积膨胀变大、循环特性变差的问题。为了解决该问题而混合石墨，但混合时在石墨不均匀地分布的情况下存在循环特性(寿命)降低的情形。另外，近年来，伴随锂离子二次电池的多用途化，要求进一步提高速率特性。对于将该二次电池尤其是作为插电式混合动力汽车、混合动力汽车、电动工具等的高输出电源的应用也在研究中。对这些用作高输出电源的电池要求能够以高速方式充放电。在这样的电池中使用的电极活性物质，例如具有使锂离子能够可逆地脱嵌的性质的、包含锂磷酸盐化合物或含锂金属氧化物的电极材料存在导电性低的问题。因此，在以大电流进行充放电的情况下，存在电阻过电压及活性化过电压增大、电池的电压降低、无法得到足够充放电容量的情况。与此相对，为了提高电极材料的电子导电性，提出了如下所述的一种电极材料，其中以作为碳源的有机化合物来覆盖电极活性物质的颗粒表面，然后通过使有机化合物碳化，在电极活性物质的表面形成碳质覆膜，将该碳质覆膜的碳作为电子导电物质夹在其中(例如专利文献1)。但是，对于循环特性及速率特性要求进一步提高性能，另外，上述碳化工序需要在惰性气体气氛下在500℃以上的高温下进行长时间的热处理。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-15111号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是鉴于上述情况而完成的专利技术，本专利技术的目的在于提供一种活性物质复合材料形成用组合物、由该组合物得到的活性物质复合材料以及该活性物质复合材料的制造方法等，基于所述活性物质复合材料形成用组合物能够得到活性物质复合材料，该活性物质复合材料能够用于锂离子二次电池等的电极并且能够提高电池的循环特性及速率特性。用于解决问题的手段本专利技术人为了解决上述问题而深入研究的结果发现：一种活性物质复合材料形成用组合物，其包含活性物质、导电物质、分散剂、溶剂以及交联剂，所述活性物质选自金属、半金属、金属合金、金属氧化物、半金属氧化物、金属磷酸化物、金属硫化物以及金属氮化物中的至少一种，由该活性物质复合材料形成用组合物能够得到在活性物质的颗粒表面具有包含导电物质等的热固化层并且具有良好的导电性及优异的耐久性的活性物质复合材料，并且使用该活性物质复合材料形成电池的电极，由此能够提供循环特性以及速率特性优异的二次电池。另外，本专利技术人还发现了通过使用上述活性物质复合材料形成用组合物并且利用比以往更低的温度实施热处理能够容易地形成上述热固化层，即使不实施碳化工序也能够得到上述活性物质复合材料。本专利技术人基于此而完成了本专利技术。即，本专利技术提供了下述各项的活性物质复合材料形成用组合物、活性物质复合材料以及该活性物质复合材料的制造方法等。项1.一种活性物质复合材料形成用组合物，其特征在于，所述活性物质复合材料形成用组合物包含活性物质、导电物质、分散剂、溶剂以及交联剂，所述活性物质选自金属、半金属、金属合金、金属氧化物、半金属氧化物、金属磷酸化物、金属硫化物以及金属氮化物中的至少一种。项2.在项1的活性物质复合材料形成用组合物中，上述活性物质选自FeS2、TiS2、MoS2、LiFePO4、V2O6、V6O13、MnO2、LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4，LiMo2O4、LiV3O8、LiNiO2、LizNiyM1-yO2(其中，M表示选自Co、Mn、Ti、Cr、V、Al、Sn、Pb以及Zn中的至少一种以上的金属元素，0.05≦z≦1.10，0.5≦y≦1.0)、Li(NiaCobMnc)O2(其中，0<a<1，0<b<1，0<c<1，a+b+c＝1)、Li4Ti5O12、Si、SiOx、AlOx、SnOx、SbOx、BiOx、GeOx、AsOx、PbOx、ZnOx、CdOx、InOx、TiOx以及GaOx(其中，0<x≦2)中的至少一种。项3.在项1或项2的活性物质复合材料形成用组合物中，上述导电物质是导电碳。项4.在项3的活性物质复合材料形成用组合物中，上述导电碳是碳纳米管。项5.由项1～4中任一项的活性物质复合材料形成用组合物得到的活性物质复合材料。项6.在项5的活性物质复合材料中，在选自金属、半金属、金属合金、金属氧化物、半金属氧化物、金属磷酸化物、金属硫化物以及金属氮化物中的至少一种的活性物质的颗粒表面具有热固化层，所述热固化层包含导电物质、分散剂以及交联剂。项7.一种活性物质复合材料，其特征在于，其包含活性物质、导电物质、分散剂以及交联剂，所述活性物质选自金属、半金属、金属合金、金属氧化物、半金属氧化物、金属磷酸化物、金属硫化物以及金属氮化物中的至少一种。项8.在项7的活性物质复合材料中，上述活性物质选自FeS2、TiS2、MoS2、LiFePO4、V2O6、V6O13、MnO2、LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiMo2O4、LiV3O8、LiNiO2、LizNiyM1-yO2(其中，M表示选自Co、Mn、Ti、Cr、V、Al、Sn、Pb以及Zn中的至少一种以上的金属元素，0.05≦z≦1.10，0.5≦y≦1.0)、Li(NiaCobMnc)O2(其中，0<a<1，0<b<1，0<c<1，a+b+c＝1)、Li4Ti5O12、Si、SiOx、AlOx、SnOx、SbOx、BiOx、GeOx、AsOx、PbOx、ZnOx、CdOx、InOx、TiOx以及GaOx(其中，0<x≦2)中的至少一种。项9.在项7或8的活性物质复合材料中，上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性物质复合材料形成用组合物，其特征在于，/n所述活性物质复合材料形成用组合物包含活性物质、导电物质、分散剂、溶剂以及交联剂，所述活性物质选自金属、半金属、金属合金、金属氧化物、半金属氧化物、金属磷酸化物、金属硫化物以及金属氮化物中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181102 JP 2018-2069741.一种活性物质复合材料形成用组合物，其特征在于，
所述活性物质复合材料形成用组合物包含活性物质、导电物质、分散剂、溶剂以及交联剂，所述活性物质选自金属、半金属、金属合金、金属氧化物、半金属氧化物、金属磷酸化物、金属硫化物以及金属氮化物中的至少一种。


2.如权利要求1所述的活性物质复合材料形成用组合物，其中，
所述活性物质选自FeS2、TiS2、MoS2、LiFePO4、V2O6、V6O13、MnO2、LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiMo2O4、LiV3O8、LiNiO2、LizNiyM1-yO2、Li(NiaCobMnc)O2、Li4Ti5O12、Si、SiOx、AlOx、SnOx、SbOx、BiOx、GeOx、AsOx、PbOx、ZnOx、CdOx、InOx、TiOx以及GaOx中的至少一种，并且
其中，在式LizNiyM1-yO2中，M表示选自Co、Mn、Ti、Cr、V、Al、Sn、Pb以及Zn中的至少一种以上的金属元素，0.05≦z≦1.10，0.5≦y≦1.0；
其中，在式Li(NiaCobMnc)O2中，0<a<1，0<b<1，0<c<1，a+b+c＝1；
其中，在式SiOx、AlOx、SnOx、SbOx、BiOx、GeOx、AsOx、PbOx、ZnOx、CdOx、InOx、TiOx以及GaOx中，0<x≦2。


3.如权利要求1或2所述的活性物质复合材料形成用组合物，其中，所述导电物质是导电碳。


4.如权利要求3所述的活性物质复合材料形成用组合物，其中，所述导电碳是碳纳米管。


5.一种活性物质复合材料，其通过权利要求1至4中任一项所述的活性物质复合材料形成用组合物来得到。


6.如权利要求5所述的活性物质复合材料，其中，
在选自金属、半金属、金属合金、金属氧化物、半金属氧化物、金属磷酸化物、金属硫化物以及金属氮化物中的至少一种的活性物质的颗粒表面具有热固化层，所述热固化层包含导电物质、分散剂以及交联剂。


7.一种活性物质复合材料，其包含活性物质、导电物质、分散剂以及交联剂，所述活性物质选自金属、半金属、金属合金、金属氧化物、半金属氧化物、金属磷酸化物、金属硫化物以及金属氮化物中的至少一种。


8.如权利要求7所述的活性物质复合材料，其中，
所述活性物质选自FeS2、TiS2、MoS2、LiFePO4、V2O6、V6O13、MnO2、LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiMo2O4、LiV3O8、LiNiO2、LizNiyM1-yO2、Li(NiaCobMnc)O2、Li4Ti5O12、Si、SiOx、AlOx、SnOx、SbOx、BiOx、GeOx、AsOx、PbOx、ZnOx、CdOx、InOx、TiOx以及GaOx中的至少一种，并且
其中，在式LizNiyM1-yO2中，M表示选自Co、Mn、Ti、Cr、V、Al、Sn、Pb以及Zn中的至少一种以上的金属元素，0.05≦z≦1.10，0.5≦y≦1.0；
其中，在式Li(NiaCobMnc)O2中，0<a<1，0<b<1，0<c<1，a+b+c＝1；
其中，在式SiOx、AlOx、SnOx、SbOx、BiOx、GeOx、AsOx、PbOx、ZnO...

【专利技术属性】
技术研发人员：忰山高大，畑中辰也，
申请(专利权)人：日产化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP