二次电池用负极活性物质及二次电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115996805A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202180053423.8(74)专利代理机构北京林达刘知识产权代理事(22)申请日2021.08.24务所(普通合伙)11277专利代理师刘新宇李茂家(30)优先权数据2020-1462882020.08.31JP(51)Int.Cl.2020-1625652020.09.28JPB22F5/00(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日2023.02.28(86)PCT国际申请的申请数据PCT/JP2021/0309822021.08.24(87)PCT国际申请的公布数据WO2022/045129JA2022.03.03(71)申请人松下知识产权经营株式会社地址日本大阪府(72)发明人浅野和子冲雪寻竹田菜菜美日比野光宏权利要求书2页说明书9页附图9页(54)发明名称二次电池用负极活性物质及二次电池(57)摘要二次电池用负极活性物质包含具备笼结构的金属间化合物，所述笼结构由配置于笼内的至少一个第1原子和以包围所述第1原子的方式配置成笼状的多个第2原子构成，所述第1原子为锆原子，所述多个第2原子包含8个以上且16个以下的硅原子。CN115996805ACN115996805A权利要求书1/2页1.一种二次电池用负极活性物质，其包含具备笼结构的金属间化合物，所述笼结构由配置于笼内的至少一个第1原子和以包围所述第1原子的方式配置成笼状的多个第2原子构成，所述第1原子为锆原子，所述多个第2原子包含8个以上且16个以下的硅原子。2.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述多个第2原子包含一个以上的镍原子。3.根据权利要求2所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述金属间化合物具有通式ZrxNiySiz所示的相，且满足：x＝1、0≤y≤3、和1≤z≤9。4.根据权利要求2或3所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述多个第2原子中所含的所述镍原子的数量为4个以上且6个以下。5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述笼原子中所含的所述硅原子的数量为11个以上且13个以下。6.根据权利要求1～5中任一项所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述金属间化合物包含选自由ZrNi1.4Si3.6和ZrSi2组成的组中的至少一种相。7.根据权利要求1～6中任一项所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述金属间化合物的X射线衍射图案分别在：(1)2θ＝35.8°附近、(2)2θ＝36.8°附近、(3)2θ＝40.8°附近、和(4)2θ＝47.9°附近具有衍射峰。8.根据权利要求1～7中任一项所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述金属间化合物属于四方晶系或正交晶系的晶系，在属于所述四方晶系的情况下，通过X射线衍射法求出的晶格常数a和c满足：和在属于所述正交晶系的情况下，通过X射线衍射法求出的晶格常数a、b和c满足：和9.根据权利要求1～8中任一项所述的二次电池用负极活性物质，其中，在所述金属间化合物的X射线衍射图案中，hkl指数为114的衍射峰的d值为以上且以下。10.根据权利要求1～9中任一项所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述金属间化合物包含与Zr、Ni和Si均不同的原子Me，所述原子Me至少包含Fe。2CN115996805A权利要求书2/2页11.根据权利要求10所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述金属间化合物中所含的Fe含量为2质量％以下。12.根据权利要求10或11所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述金属间化合物中所含的Fe含量为0.001质量％以上。13.一种二次电池，其具备正极、负极和电解质，所述负极包含权利要求1～12中任一项所述的二次电池用负极活性物质。3CN115996805A说明书1/9页二次电池用负极活性物质及二次电池技术领域[0001]本发明主要涉及二次电池用负极活性物质。背景技术[0002]由于非水电解质二次电池、特别是锂离子二次电池具有高电压且高能量密度，因此被期待作为小型民生用途、电力储存装置和电动汽车的电源。在要求电池的高能量密度化的情况下，作为理论容量密度高的负极活性物质，期待使用包含与锂合金化的硅(silicon)的合金系材料(例如专利文献1)。但是，已知合金系材料随着充放电的体积变化大。[0003]另一方面，具有笼结构、以Sn为主成分的金属间化合物随着锂离子的插入和脱离的体积变化小，其作为负极活性物质具有魅力。例如，专利文献2提出了一种非水电解质电池用电极材料，其特征在于，包含：将以R元素、Sn、M元素和Z元素为必须成分的金属间化合物相作为主相、并且具有通式RaSnbMcTdXeAfZg所示组成的合金。其中，R为选自