本发明专利技术提供了一种能够提高循环特性的阳极材料及采用该阳极材料的电池。将装在包装罐中的盘状阴极和装在包装盖中的盘状阳极与其间的隔板层叠。该阳极材料除了至少包含锡或硅之外，还包含铁合金或铁化合物。合金或化合物中铁的质量比为１５％或更低。而且，合金或化合物最好还含有质量比低于１５００ｐｐｍ的铬。
【技术实现步骤摘要】
阳极材料和用这种材料制造的电池
本专利技术涉及一种阳极材料和使用该阳极材料的电池，其中所述阳极材料是由至少包含锡(Sn)或硅(Si)的合金或化合物制成的。
技术介绍
近年来，随着移动设备具有越来越高的性能和越来越多的功能，需要采用具有更高容量的二次电池作为移动设备的电源。符合该要求的二次电池是锂离子二次电池。但是，目前广泛使用的锂离子二次电池是用锂钴氧化物作为阴极，用石墨作为阳极，这种电池的容量已处于饱和状态，因此很难显著地提高其容量。在这种情况下，作为能够实现更高容量的阳极材料，已经广泛地研究与锂形成合金的锡和硅及其合金。然而，它们还有以下问题。当它们在充放电期间与锂结合和分离时，它们会膨胀和收缩，因此当反复进行充放电时，它们会破裂成小碎片。因此它们的循环特性差。有鉴于此，已经试图通过添加不与锂形成金属间化合物的元素，来防止合金在充电时膨胀(例如，参见日本待审专利申请公开Hei 6-325765和Hei 7-230800)。然而，即使添加这样的元素，仍然存在循环寿命特性提高不充分的问题。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种能够提高循环特性的阳极材料及采用该阳极材料的电池。根据本专利技术的阳极材料除了至少包含锡或硅之外，还包含铁合金或铁化合物。根据本专利技术的电池包括阴极，阳极和电解液，其中所述阳极除了至少包含锡或硅之外，还包含铁合金或铁化合物。在根据本专利技术的阳极材料和根据本专利技术的电池中，所述至少包含锡或硅的合金或化合物进一步包含铁，因此可以获得优异的循环特性。-->通过下面的说明，本专利技术的其它目的、特征和优点将会更加显而易见。 附图说明图1是根据本专利技术的实施方案的二次电池的截面图。 具体实施方式现将参照附图更详细地说明本专利技术的优选方案如下。举例来说，根据本专利技术实施方案的阳极材料包括合金或化合物的粉末，所述合金或化合物至少包含锡或硅，及至少一种非金属元素如氧(O)和硫(S)。在本说明书中，合金不仅是指包含有两种或多种金属元素的合金，而且还指包含有一种或多种金属元素以及一种或多种准金属元素的合金。就合金的组成而言，可以提及的有固溶体，低共熔混合物，金属间化合物，或是它们中的两种或多种共存。合金或化合物的粉末充当阳极活性物质，且该粉末包含锡或硅，以便嵌入或脱出电极反应物质锂等，进而获得较高的容量。例如，就含锡合金而言，优选锡的质量比为40％或更高，就含硅合金而言，优选硅的质量比为10％或更高。当锡或硅的质量比低于上述值时，则不能获得更高的容量。另外，合金或化合物粉末中含有铁，因而可以提高循环特性。铁的质量比优选为15％或更低，更优选为10％或更低，最优选为8％或更低。如果铁的质量比过高，则容量可能会降低。此外，优选铁的质量比为0.1％或更高。当铁的质量比过低时，则不能充分地提高循环特性。而且，合金或化合物粉末中除了含有铁之外，最好还含有铬。当进一步包含铬时，循环特性可以得到更进一步的提高。铬的质量比低于1500ppm，优选为1000ppm或更低，而且优选为10ppm或更高，因为在这个范围内，循环特性可以得到更进一步的提高。除了上述元素之外，合金或化合物粉末还可以包含其它元素。作为该元素的实例，优选不与锂形成金属间化合物的金属元素，它们当中，至少优选钴(Co)或铜(Cu)，因为这样可以进一步改善循环特性。此外，在含非金属的合金和化合物中，更优选合金，因为合金能够获得更高的容量。对形成合金或化合物的粉末的方法没有限制，例如各种雾化法(如气体雾化和水雾化法)，机械形成法(如机械合金化、机械粉碎和球磨法)，及蒸气-->沉积法，而且这些形成方法中的一些可以组合使用。例如，下面的电池中就使用了这种阳极材料。图1示出了采用该实施方案之阳极材料的二次电池的截面图。该二次电池即所谓的硬币型电池并包括层叠物，该层叠物包括装在包装罐11中的盘状阴极12，装在包装盖13中的盘状阳极14，以及二者之间的隔板15。包装罐11和包装盖13的边缘部分通过绝缘垫片16填缝而密封。包装罐11和包装盖13是用金属如不锈钢和铝制成的。阴极12包括例如阴极集电体12A和布置在阴极集电体12A上的阴极混合物层12B。阴极集电体12A是用金属箔如铝箔、镍箔或不锈钢箔制成的。阴极混合物层12B包含例如一种、两种或多种能够嵌入或脱出锂的阴极材料，并且如果必要的话，阴极混合物层12B还可以包含导电剂和粘合剂。能够嵌入或脱出锂的阴极材料的实例包括不含锂的金属硫化物和金属氧化物，例如硫化钛(TiS2)、硫化钼(MoS2)、硫化铌(NbSe2)和氧化钒(V2O5)，含锂的锂复合氧化物，及高分子化合物如聚乙炔和聚吡咯。其中，优选锂复合氧化物，因为可以获取更高的电势和更高的能量密度。作为这种锂复合氧化物的实例，可以提及化学式LixMIO2或LiyMIIPO4所示的锂复合氧化物。式中MI和MII分别代表一种或多种过渡金属，具体地，优选每个MI和MII包括选自钴、镍、锰中的至少一种。x和y的取值取决于电池的充放电状态，一般为0.05≤x≤1.10及0.05≤y≤1.10。化学式LixMIO2所示的锂复合氧化物的特定实例包括：LiCoO2、LiNiO2、LiNizCo1-zO2(0＜z＜1)和LiMn2O4。举例来说，阳极14包括阳极集电体14A和布置在阳极集电体14A上的混合物层14B。阳极集电体14A是用金属箔如铜箔、镍箔或不锈钢箔制成的。根据本专利技术的实施方案，混合物层14B包括阳极材料，及必要时的粘合剂如聚偏二氟乙烯。而且，除了根据所述实施方案的阳极材料之外，还可以包括任何其它阳极活性物质或其它材料导电剂。作为阳极活性物质，可以提及能够嵌入或脱出锂的碳质材料、金属氧化物或高分子化合物。碳质材料的实例包括非石墨化碳、人造石墨、天然石墨、各种热解碳、各种焦炭、各种石墨、各种玻璃碳、高分子有机化合物烧结体、碳纤维、活性炭和各种碳黑。其中，焦炭包括沥青焦碳、针形焦碳和石油焦炭。高分子有机化合物烧结体是酚醛树脂或呋喃树脂等高分子化合物在足够温度下加热碳化而成的。-->而且，作为金属氧化物，可以提及化学式SnOa(0.5＜a＜2)所示的氧化锡；作为高分子化合物，可以提及对聚苯或聚噻吩。隔板15将阴极12和阳极14隔离开来，一方面使锂离子能够通过，另一方面防止因阴极12和阳极14的接触而导致的电流短路。隔板15可以由合成树脂如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯的多孔隙膜制成，或者由无机材料如陶瓷无纺纤维制成的，并且可以具有这些多孔膜中的两种或多种层叠起来的结构。隔板15用液体电解质溶液浸渍。电解质溶液包括溶剂和锂盐，其中锂盐是溶解于溶剂中的电解质盐。溶剂的实例包括碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1，2-二甲氧基甲烷、1，2-二乙氧基甲烷、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、乙醚、环丁砜、甲基环丁砜、乙腈、丙腈、苯甲醚、醋酸酯、丁酸酯、丙酸酯。可以使用上述溶剂中的一种或者两种或多种的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阳极材料，其除了至少包含锡（Ｓｎ）或硅（Ｓｉ）之外，还包含铁（Ｆｅ）合金或铁化合物。
【技术特征摘要】
JP 2003-6-23 177886/031.一种阳极材料，其除了至少包含锡(Sn)或硅(Si)之外，还包含铁(Fe)合金或铁化合物。2.根据权利要求1的阳极材料，其中所述合金或化合物中铁的质量比为15％或更低。3.根据权利要求1的阳极材料，其中所述合金或化合物还包含质量比低于1500ppm的铬(Cr)。4.根据权利要求1的阳极材料，其中该阳极材...
【专利技术属性】
技术研发人员：井本浩，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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