活性物质、电池以及它们的制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113764649A(43)申请公布日2021.12.07(21)申请号202110617432.7H01M10/058(2010.01)(22)申请日2021.05.28C01F7/00(2006.01)(30)优先权数据2020-0987102020.06.05JP(71)申请人丰田自动车株式会社地址日本爱知县(72)发明人铃木一裕吉田淳(74)专利代理机构北京市中咨律师事务所11247代理人刘航王潇悦(51)Int.Cl.H01M4/38(2006.01)H01M4/40(2006.01)H01M4/46(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书12页附图4页(54)发明名称活性物质、电池以及它们的制造方法(57)摘要作为课题，本公开的主要目的是提供由充放电引起的体积变化小的活性物质。在本公开中，通过提供下述活性物质来解决上述课题。所述活性物质，至少含有Si和Al，具有硅包合物型的结晶相，且所述Al相对于所述Si与所述Al的合计的比例为0.1原子％以上且1原子％以下。CN113764649ACN113764649A权利要求书1/1页1.一种活性物质，至少含有Si和Al，具有硅包合物型的结晶相，所述Al相对于所述Si与所述Al的合计的比例为0.1原子％以上且1原子％以下。2.根据权利要求1所述的活性物质，所述活性物质在一次粒子的内部具有空隙。3.根据权利要求2所述的活性物质，所述空隙的空隙率为2％以上且15％以下。4.根据权利要求1～3的任一项所述的活性物质，在所述活性物质中，作为所述硅包合物型的结晶相具有硅包合物II型的结晶相。5.一种电池，是具有正极层、负极层以及形成于所述正极层和所述负极层之间的电解质层的电池，所述负极层含有权利要求1～4的任一项所述的活性物质。6.一种活性物质的制造方法，具有：准备津特耳化合物的准备工序，所述津特耳化合物含有Na、Si和Al，至少具有津特耳相，且所述Al相对于所述Si与所述Al的合计的比例低于10原子％；从所述津特耳化合物除去所述Na，形成具有硅包合物型的结晶相的中间体的除去Na工序；和从所述中间体除去所述Al的除去Al工序。7.根据权利要求6所述的活性物质的制造方法，所述准备工序是对含有Na源、Si源和Al源的原料混合物进行热处理，来准备所述津特耳化合物的工序。8.一种电池的制造方法，具有：采用权利要求6或7所述的活性物质的制造方法制造活性物质的活性物质制造工序；和使用所述活性物质来形成负极层的负极层形成工序。2CN113764649A说明书1/12页活性物质、电池以及它们的制造方法技术领域[0001]本公开涉及活性物质、电池以及它们的制造方法。背景技术[0002]近年来，电池的开发正在盛行。例如，在汽车产业界，电动汽车或者混合动力汽车中所用的电池的开发正在推进。另外，作为用于电池中的活性物质，已知Si。[0003]例如，在专利文献1中公开了：作为锂离子电池的负极活性物质，按照计算，能够使用硅包合物。具体而言，作为硅包合物，公开了Si46和Si34。[0004]另外，在专利文献2中公开了一种电极活性物质材料，其含有包合物，所述包合物包含晶格和内包于该晶格中的客体物质。具体地公开了：客体物质包含选自Ba、Ca、Li之中的至少一种，晶格包含选自Ga、Al、In、Ag、Au、Cu、Ni、Co之中的至少一种和选自Si和Sn之中的至少一种。[0005]另外，在非专利文献1中公开了一种具有I型的结晶相的三元系的硅包合物。[0006]在先技术文献[0007]专利文献[0008]专利文献1：美国专利申请公开第2012/0021283号说明书[0009]专利文献2：国际公开第2014/050100号[0010]非专利文献[0011]非专利文献1：TiagoF.T.Cerqueiraetal.，"PredictionandSynthesisofaNon‑ZintlSiliconClathrate"，Chem.Mater.2016，28，3711‑3717发明内容[0012]Si的理论容量大，对电池的高能量密度化有效。而另一方面，Si的由充放电引起的体积变化大。[0013]本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的是提供由充放电引起的体积变化小的活性物质。[0014]为了解决上述课题，在本公开中，提供一种活性物质，其至少含有Si和Al，具有硅包合物型的结晶相，且上述Al相对于上述Si与上述Al的合计的比例为0.1原子％以上且1原子％以下。[0015]根据本公开，由于活性物质具有硅包合物型的结晶相，所以能够减小由充放电引起的体积变化。而且，本公开中的活性物质，除了Si之外还含有Al，所以能够