非水电解质蓄电元件、其制造方法、以及蓄电装置制造方法及图纸

本发明专利技术的一个方式是一种非水电解质蓄电元件，具备正极和包含氧化硅的负极，上述正极的首次不可逆容量与上述负极的首次不可逆容量之比为1.15以上。量之比为1.15以上。量之比为1.15以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质蓄电元件、其制造方法、以及蓄电装置


[0001]本专利技术涉及非水电解质蓄电元件、其制造方法和蓄电装置。

技术介绍

[0002]以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池由于能量密度高，因此大多用于个人计算机、通信终端等电子设备、汽车等。上述非水电解质二次电池一般以如下方式构成：具备拥有由隔离件进行电隔离的一对电极的电极体、以及介于电极间的非水电解质，通过在两电极间进行离子的授受而进行充放电。另外，作为二次电池以外的非水电解质蓄电元件，锂离子电容器、双电层电容器等电容器也已经广泛普及。
[0003]作为这样的非水电解质蓄电元件之一，开发出了作为负极的活性物质而使用氧化硅的蓄电元件(参照专利文献1～5)。氧化硅具有与作为负极活性物质而广泛使用的碳材料相比容量大的优点。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2011－113863号公报
[0007]专利文献2：日本特开2015－053152号公报
[0008]专利文献3：日本特开2014－120459号公报
[0009]专利文献4：日本特开2015－088462号公报
[0010]专利文献5：国际公开第2012/169282号

技术实现思路

[0011]但是，氧化硅由于伴随着充放电的反复膨胀收缩而容易发生粒子的开裂、独立化。因此，已知使用氧化硅的非水电解质蓄电元件的充放电循环的容量维持率低。
[0012]本专利技术是鉴于以上情况而进行的，其目的在于提供一种将氧化硅用作负极且充放电循环的容量维持率提高了的非水电解质蓄电元件、这样的非水电解质蓄电元件的制造方法、以及具备这样的非水电解质蓄电元件的蓄电装置。
[0013]为了解决上述课题而进行的本专利技术的一个方式为一种非水电解质蓄电元件，其具备正极和包含氧化硅的负极，上述正极的首次不可逆容量与上述负极的首次不可逆容量之比为1.15以上。
[0014]本专利技术的另一方式是一种非水电解质蓄电元件的制造方法，所述制造方法具备如下步骤：制作正极、制作包含氧化硅的负极、以及进行初期充放电；该非水电解质蓄电元件的上述正极的首次不可逆容量与上述负极的首次不可逆容量之比为1.15以上。
[0015]本专利技术的另一方式是一种蓄电装置，是集合多个非水电解质蓄电元件而构成的，上述多个非水电解质蓄电元件中的至少一者为本专利技术的一个方式的非水电解质蓄电元件。
[0016]根据本专利技术的一个方式，能够提供将氧化硅用作负极且充放电循环的容量维持率提高了的非水电解质蓄电元件、这样的非水电解质蓄电元件的制造方法、以及具备这样的
非水电解质蓄电元件的蓄电装置。
附图说明
[0017]图1是示意性地示出本专利技术的一个方式的非水电解质蓄电元件和以往的非水电解质蓄电元件的正极和负极各自的首次充放电曲线的图。
[0018]图2是在图1的本专利技术的一个方式的非水电解质蓄电元件的首次充放电曲线中追加使首次不可逆容量比(Q
’
c/Q
’
a)变得更大时的负极的首次放电曲线，从而示意性地示出的图。
[0019]图3是表示非水电解质蓄电元件的一个实施方式的透视立体图。
[0020]图4是表示将非水电解质蓄电元件集合多个而构成的蓄电装置的一个实施方式的概略图。
[0021]图5是表示实施例1、2和比较例1、2的各非水电解质蓄电元件的首次不可逆容量比(Q
’
c/Q
’
a)与充放电循环的容量维持率的关系的坐标图。
[0022]图6是表示实施例3～6的各非水电解质蓄电元件的首次不可逆容量比(Q
’
c/Q
’
a)与充放电循环的放电深度(DOD)50％～100％的范围的平均放电电压维持率的关系的坐标图。
[0023]图7是表示实施例3～6的各非水电解质蓄电元件的首次不可逆容量比(Q
’
c/Q
’
a)与充放电循环的放电深度(DOD)50％～100％的范围的能量维持率的关系的坐标图。
[0024]图8是表示由后述的高结晶相的积蓄的抑制的有无所导致的负极的放电曲线的差异的坐标图。
具体实施方式
[0025]本专利技术的一个方式为非水电解质蓄电元件(α)，其具备正极和包含氧化硅的负极，上述正极的首次不可逆容量与上述负极的首次不可逆容量之比为1.15以上。
[0026]该非水电解质蓄电元件(α)是一种将氧化硅用作负极的非水电解质蓄电元件，且充放电循环的容量维持率提高。产生这样的效果的理由尚不明确，但推测如下。图1是示意性地示出将氧化硅用作负极的以往的非水电解质蓄电元件的首次充放电曲线和本专利技术的一个方式的非水电解质蓄电元件(α)的首次充放电曲线的图。图1中，正极的充放电曲线和负极的充电曲线在以往的非水电解质蓄电元件和本专利技术的一个方式的非水电解质蓄电元件(α)中是相同的。图1中，曲线A表示正极的首次充电曲线，曲线B表示正极的首次放电曲线，曲线C表示负极的首次充电曲线，曲线(虚线)d表示以往的非水电解质蓄电元件的负极的首次放电曲线，曲线D表示本专利技术的一个方式的非水电解质蓄电元件(α)的负极的首次放电曲线。另外，Qc表示正极的首次可逆容量，Q
’
c表示正极的首次不可逆容量，Qa表示本专利技术的一个方式的非水电解质蓄电元件(α)的负极的首次可逆容量，Q
’
a表示本专利技术的一个方式的非水电解质蓄电元件(α)的负极的首次不可逆容量，qa表示以往的非水电解质蓄电元件的负极的首次可逆容量，q
’
a表示以往的非水电解质蓄电元件的负极的首次不可逆容量。认为在将氧化硅用作负极的以往的非水电解质蓄电元件中，如负极的首次放电曲线d所示，放电深度(DOD)100％的状态下的负极电位(V1)变高成为使充放电循环的容量维持率降低的原因。即，负极中伴随着充放电的锂离子等的嵌入脱嵌量多，负极的膨胀收缩的变化大会导
致容易发生粒子的开裂、独立化，使非水电解质蓄电元件的充放电循环的容量维持率降低。与此相对，本专利技术的一个方式的非水电解质蓄电元件(α)中，使正极的首次不可逆容量(Q
’
c)相对于负极的首次不可逆容量(Q
’
a)、即首次不可逆容量比(Q
’
c/Q
’
a)变大到1.15以上。由此，DOD100％的状态下的负极电位(V2)变低。其结果，推测在该非水电解质蓄电元件(α)中，由于氧化硅粒子的膨胀收缩的变化变小，因此氧化硅粒子的开裂、独立化得到抑制，充放电循环的容量维持率提高。
[0027]应予说明，非水电解质蓄电元件的正极的首次不可逆容量(每单位面积的首次不可逆容量)是指对单极电池进行充放电时的正极X的每单位面积的充电容量与放电容量之差(充电容量－放电容量)，所述单极电池中，使用充放电前的正极X作为工作电极，使用金属Li作为对电极，并且在该充放电前的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水电解质蓄电元件，具备正极和包含氧化硅的负极，所述正极的首次不可逆容量与所述负极的首次不可逆容量之比为1.15以上。2.根据权利要求1所述的非水电解质蓄电元件，其中，放电深度100％的状态下的所述负极的开路电位为0.53V vs.Li/Li
+
以下。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质蓄电元件，其中，所述正极的首次不可逆容量与所述负极的首次不可逆容量之比为1.55以下。4.根据权利要求1、2或3所述的非水电解质蓄电元件，其中，放电深度100％的状态下的所述负极的开路电位为0.485V vs.Li/Li
+
以上。5.一种非水电解质蓄电元件，具备正极和包含氧化硅的负极，所述正极的首次不可逆容量与所述负极的首次不可逆容量之比为1.55以下。6.根据权利要求5所述的非水电解质蓄电元件，其中，放电深度100％的状态下的所述负极的开路电位为0.485V vs.Li/Li
...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤史也，金子乔，
申请(专利权)人：株式会社杰士汤浅国际，
类型：发明
国别省市：