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公開番号2024124282
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2023060950
出願日2023-04-04
発明の名称表面にシリコン被膜を有するナノワイヤーおよびそれを含む電池の負極材
出願人ユニチカ株式会社
代理人
主分類B22F 1/054 20220101AFI20240905BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】高純度のシリコン被膜を表面に有するナノワイヤーを提供する。
【解決手段】平均厚みが20nm以上のシリコン被膜を表面に有し、鉄を主成分とするナノワイヤー、および、さらにホウ素を含有し、その含有量が1～5質量%である前記ナノワイヤー、および、アスペクト比が60以上である前記ナノワイヤー、および、平均繊維径が90nm以上である前記ナノワイヤー、および、前記ナノワイヤーを含む電池の負極材。本発明によれば、高純度のシリコン被膜を表面に有するナノワイヤーを提供することができる。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
平均厚みが２０ｎｍ以上のシリコン被膜を表面に有し、鉄を主成分とするナノワイヤー。
続きを表示（約 200 文字）【請求項２】
さらにホウ素を含有し、その含有量が１～５質量％である請求項１に記載のナノワイヤー。
【請求項３】
アスペクト比が６０以上である請求項１または２に記載のナノワイヤー。
【請求項４】
平均繊維径が９０ｎｍ以上である請求項１または２に記載のナノワイヤー。
【請求項５】
請求項１または２に記載のナノワイヤーを含む電池の負極材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に高純度のシリコン被膜を有するナノワイヤーに関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高いことから、スマートホンやノートパソコン等で広く用いられている。近年、用途の拡大にともない、さらなる高容量化が求められている。
【０００３】
リチウム電池を高容量化するためにシリコンを負極材に用いることが検討されている。しかし、シリコンを負極材に用いた場合、リチウムイオンのインターカレーションにより、約４倍の体積変化が生じ、負極が破壊されるという問題がある。前記問題を解消するため、ナノワイヤーを用いることが検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１においては、シリコンナノワイヤーをリチウム電池の負極材料として用いることが開示され、特許文献２においては、ナノワイヤー不織布の表面にシリコン層を設けたものを負極材に用いることが開示されている。しかしながら、特許文献１のようにシリコンナノワイヤーを負極材に用いた場合、製造コストが非常に高く、電池の電極として使用可能な価格帯で製造することができず、実用化できないという問題があった。また、特許文献２の実施例のように、ニッケルナノワイヤーにゾルゲル法やマグネシウムを用いて還元処理をおこなって表面を被覆した場合、表面はＮｉ
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Ｓｉ、ＳｉおよびＭｇＯの混合物になるため、酸処理等によりＭｇＯを除去する必要がありコストがかかるばかりか、酸処理してもＭｇＯを十分に除去することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１２－０４１２３５号公報
国際公開２０１４／１４７８８５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高純度のシリコン被膜を表面に有するナノワイヤーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鉄を主成分とする特定のナノワイヤーを用いることにより表面に高純度のシリコン被膜を有するナノワイヤーが作製できることを見出し、本発明に到達した。
【０００８】
本発明の要旨は、以下の通りである。
＜１＞平均厚みが２０ｎｍ以上のシリコン被膜を表面に有し、鉄を主成分とするナノワイヤー。
＜２＞さらにホウ素を含有し、その含有量が１～５質量％である＜１＞に記載のナノワイヤー。
＜３＞アスペクト比が６０以上である＜１＞または＜２＞に記載のナノワイヤー。
＜４＞平均繊維径が９０ｎｍ以上である＜１＞または＜２＞に記載のナノワイヤー。
＜５＞＜１＞または＜２＞に記載のナノワイヤーを含む電池の負極材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高純度のシリコン被膜を表面に有するナノワイヤーを提供することができる。
【００１０】
本発明のナノワイヤーは、電池の負極材、特にシリコンリチウムイオン電池の負極材として好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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