本公開(kāi)涉及電極活性物質(zhì)、電極合材、電極層、電池和它們的制造方法。
背景技術(shù)：
1、近年來(lái)，電池的開(kāi)發(fā)正在積極地進(jìn)行。例如，在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)界中，用于電動(dòng)汽車(chē)(bev)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)(phev)或混合動(dòng)力汽車(chē)(hev)的電池的開(kāi)發(fā)在不斷推進(jìn)。另外，作為用于電池的電極活性物質(zhì)，已知si(硅)。例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種具有硅包合物ii型的晶相、并且在一次粒子的內(nèi)部具有空隙的電極活性物質(zhì)。
2、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
3、專(zhuān)利文獻(xiàn)
4、專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2023-044620號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、發(fā)明要解決的課題
2、si的理論容量大，對(duì)于電池的高能量密度化有效。但是，si在充放電時(shí)的體積變化大。如果充放電時(shí)的體積變化大，例如反復(fù)充放電時(shí)存在電極的功能容易降低等問(wèn)題。
3、本公開(kāi)鑒于上述實(shí)際情況而完成，主要目的在于提供充放電導(dǎo)致的體積變化小的電極活性物質(zhì)。
4、用于解決課題的手段
5、[1]電極活性物質(zhì)，是具有硅包合物ii型的晶相的電極活性物質(zhì)，其中，在一次粒子的內(nèi)部具有空隙，細(xì)孔直徑為5nm以下的空隙的空隙量p1為0.015cc/g以上且0.05cc/g以下。
6、[2]根據(jù)[1]所述的電極活性物質(zhì)，其中，相對(duì)于細(xì)孔直徑為10nm以下的空隙的空隙量p2，所述空隙量p1的比例即p1/p2為50％以上。
7、[3]根據(jù)[1]或[2]所述的電極活性物質(zhì)，其中，細(xì)孔直徑為10nm以下的空隙的空隙量p2為0.03cc/g以上且0.08cc/g以下。
8、[4]根據(jù)[1]至[3]中任一項(xiàng)所述的電極活性物質(zhì)，其中，相對(duì)于細(xì)孔直徑為100nm以下的空隙的空隙量p3，所述空隙量p1的比例即p1/p3為6.5％以上。
9、[5]根據(jù)[1]至[4]中任一項(xiàng)所述的電極活性物質(zhì)，其中，細(xì)孔直徑為100nm以下的空隙的空隙量p3為0.1cc/g以上且0.5cc/g以下。
10、[6]根據(jù)[1]至[5]中任一項(xiàng)所述的電極活性物質(zhì)，其中，所述電極活性物質(zhì)具有所述硅包合物ii型的晶相作為主相。
11、[7]電極合材，其含有根據(jù)[1]至[6]中任一項(xiàng)所述的電極活性物質(zhì)、和選自導(dǎo)電材料與粘合劑中的至少一者。
12、[8]根據(jù)[7]所述的電極合材，其中，所述電極合材還含有固體電解質(zhì)。
13、[9]根據(jù)[8]所述的電極合材，其中，所述電極合材中所含的所述固體電解質(zhì)為硫化物固體電解質(zhì)。
14、[10]電極層，是用于電池的電極層，所述電極層包含具有硅包合物ii型的晶相并且在一次粒子的內(nèi)部具有空隙的電極活性物質(zhì)，細(xì)孔直徑為5nm以下的空隙的空隙量q1為0.008cc/g以上且0.04cc/g以下。
15、[11]根據(jù)[10]所述的電極層，其中，相對(duì)于細(xì)孔直徑為10nm以下的空隙的空隙量q2，所述空隙量q1的比例即q1/q2為50％以上。
16、[12]根據(jù)[10]或[11]所述的電極層，其中，細(xì)孔直徑為10nm以下的空隙的空隙量q2為0.01cc/g以上且0.05cc/g以下。
17、[13]根據(jù)[10]至[12]中任一項(xiàng)所述的電極層，其中，相對(duì)于細(xì)孔直徑為100nm以下的空隙的空隙量q3，所述空隙量q1的比例即q1/q3為10％以上。
18、[14]根據(jù)[10]至[13]中任一項(xiàng)所述的電極層，其中，細(xì)孔直徑為100nm以下的空隙的空隙量q3為0.07cc/g以上且0.2cc/g以下。
19、[15]電池，是具有正極層、負(fù)極層、和在所述正極層與所述負(fù)極層之間配置的電解質(zhì)層的電池，所述正極層或所述負(fù)極層是根據(jù)[10]至[14]中任一項(xiàng)所述的電極層。
20、[16]電極活性物質(zhì)的制造方法，其具有：使na源和si源反應(yīng)以得到na-si合金的合金化工序；將所述na-si合金燒成以減少所述na-si合金中的na量、形成具有硅包合物ii型的晶相的前體活性物質(zhì)的燒成工序；和使用氫氟酸對(duì)所述前體活性物質(zhì)進(jìn)行液體處理以得到電極活性物質(zhì)的液體處理工序，其中，所述氫氟酸中的氟化氫的濃度為3重量％以上，所述液體處理工序中的處理時(shí)間為3小時(shí)以上且不到24小時(shí)。
21、[17]根據(jù)[16]所述的電極活性物質(zhì)的制造方法，其中，在所述電極活性物質(zhì)中，細(xì)孔直徑為5nm以下的空隙的空隙量p1為0.015cc/g以上且0.05cc/g以下。
22、[18]電極合材的制造方法，其具有：采用根據(jù)[16]或[17]所述的電極活性物質(zhì)的制造方法來(lái)準(zhǔn)備電極活性物質(zhì)的準(zhǔn)備工序；和將所述電極活性物質(zhì)、和選自導(dǎo)電材料與粘合劑中的至少一者混合以得到電極合材的混合工序。
23、[19]電極層的制造方法，其具有：采用根據(jù)[16]或[17]所述的電極活性物質(zhì)的制造方法來(lái)準(zhǔn)備電極活性物質(zhì)的準(zhǔn)備工序；將所述電極活性物質(zhì)、和選自導(dǎo)電材料與粘合劑中的至少一者混合以得到電極合材的混合工序；和使用所述電極合材以形成電極層的電極層形成工序。
24、[20]電池的制造方法，其具有：采用根據(jù)[16]或[17]所述的電極活性物質(zhì)的制造方法來(lái)準(zhǔn)備電極活性物質(zhì)的準(zhǔn)備工序；將所述電極活性物質(zhì)、和選自導(dǎo)電材料與粘合劑中的至少一者混合以得到電極合材的混合工序；和使用所述電極合材以形成電極層的電極層形成工序。
25、發(fā)明的效果
26、本公開(kāi)取得能夠得到充放電導(dǎo)致的體積變化小的電極活性物質(zhì)的效果。
1.電極活性物質(zhì)，是具有硅包合物ii型的晶相的電極活性物質(zhì)，其中，在一次粒子的內(nèi)部具有空隙，細(xì)孔直徑為5nm以下的空隙的空隙量p1為0.015cc/g以上且0.05cc/g以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極活性物質(zhì)，其中，相對(duì)于細(xì)孔直徑為10nm以下的空隙的空隙量p2，所述空隙量p1的比例即p1/p2為50％以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極活性物質(zhì)，其中，細(xì)孔直徑為10nm以下的空隙的空隙量p2為0.03cc/g以上且0.08cc/g以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極活性物質(zhì)，其中，相對(duì)于細(xì)孔直徑為100nm以下的空隙的空隙量p3，所述空隙量p1的比例即p1/p3為6.5％以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極活性物質(zhì)，其中，細(xì)孔直徑為100nm以下的空隙的空隙量p3為0.1cc/g以上且0.5cc/g以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極活性物質(zhì)，其中，所述電極活性物質(zhì)具有所述硅包合物ii型的晶相作為主相。
7.電極合材，其含有權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的電極活性物質(zhì)、和選自導(dǎo)電材料與粘合劑中的至少一者。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電極合材，其中，所述電極合材還含有固體電解質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極合材，其中，所述電極合材中所含的所述固體電解質(zhì)為硫化物固體電解質(zhì)。
10.電極層，是用于電池的電極層，所述電極層包含具有硅包合物ii型的晶相并且在一次粒子的內(nèi)部具有空隙的電極活性物質(zhì)，細(xì)孔直徑為5nm以下的空隙的空隙量q1為0.008cc/g以上且0.04cc/g以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電極層，其中，相對(duì)于細(xì)孔直徑為10nm以下的空隙的空隙量q2，所述空隙量q1的比例即q1/q2為50％以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電極層，其中，細(xì)孔直徑為10nm以下的空隙的空隙量q2為0.01cc/g以上且0.05cc/g以下。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電極層，其中，相對(duì)于細(xì)孔直徑為100nm以下的空隙的空隙量q3，所述空隙量q1的比例即q1/q3為10％以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電極層，其中，細(xì)孔直徑為100nm以下的空隙的空隙量q3為0.07cc/g以上且0.2cc/g以下。
15.電池，是具有正極層、負(fù)極層、和在所述正極層與所述負(fù)極層之間配置的電解質(zhì)層的電池，所述正極層或所述負(fù)極層是權(quán)利要求10～14中任一項(xiàng)所述的電極層。
16.電極活性物質(zhì)的制造方法，其具有：
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電極活性物質(zhì)的制造方法，其中，在所述電極活性物質(zhì)中，細(xì)孔直徑為5nm以下的空隙的空隙量p1為0.015cc/g以上且0.05cc/g以下。
18.電極合材的制造方法，其具有：
19.電極層的制造方法，其具有：
20.電池的制造方法，其具有：