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公開番号2025154092
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024056901
出願日2024-03-29
発明の名称リチウムイオン二次電池用負極材及びリチウムイオン二次電池
出願人三菱製鋼株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/1393 20100101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電池容量が大きく、優れたサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を得ることができるリチウムイオン二次電池用負極材を提供すること。
【解決手段】(A1)Siを60.0～70.0質量%、Snを25.0～35.0質量%、及びCuを3.0～7.0質量%含有するSi系合金粒子と、(A2)黒鉛粒子と、(B)導電助剤と、(C)バインダーとを含有する、リチウムイオン二次電池用負極材。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
（Ａ１）Ｓｉを６０．０～７０．０質量％、Ｓｎを２５．０～３５．０質量％、及びＣｕを３．０～７．０質量％含有するＳｉ系合金粒子と、（Ａ２）黒鉛粒子と、（Ｂ）導電助剤と、（Ｃ）バインダーとを含有する、リチウムイオン二次電池用負極材。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
（Ｄ）溶媒を更に含有する、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
【請求項３】
前記リチウムイオン二次電池用負極材の固形分の合計質量に対し、（Ａ１）Ｓｉ系合金粒子の含有率が５～１５質量％、（Ａ２）黒鉛粒子の含有率が７５～８５質量％、（Ｂ）導電助剤の含有率が３～１０質量％、（Ｃ）バインダーの含有率が３～１０質量％である、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
【請求項４】
前記（Ａ２）黒鉛粒子が、人造黒鉛粒子を含む、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
【請求項５】
前記（Ｂ）導電助剤が、カーボンブラックを含む、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
【請求項６】
前記（Ｃ）バインダーが、（メタ）アクリルポリマーを含む、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
【請求項７】
請求項１～６のいずれかに記載の負極材を用いて形成された、負極材層。
【請求項８】
請求項７に記載の負極材層と集電体とを有する、負極。
【請求項９】
請求項８に記載の負極を有する、リチウムイオン二次電池。
【請求項１０】
請求項１～６のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用負極材に使用する（Ａ１）Ｓｉ系合金粒子を製造する方法であって、原料としてＳｉ、Ｓｎ、及びＣｕを用い、ガスアトマイズ法によりＳｉ系合金粒子を得ることを含む、Ｓｉ系合金粒子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、リチウムイオン二次電池用負極材、負極材層、負極、リチウムイオン二次電池、及びＳｉ系合金粒子の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、電気自動車、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコン等の電子機器などの電源として広く使用されている。電気自動車の普及及び電子機器の高機能化に向けて、リチウムイオン二次電池には電池特性の向上が期待されている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池の負極活物質として、ケイ素合金の利用が検討されている。例えば、特許文献１には、遷移金属とケイ素とを含んでなる合金粒子を備えてなる二次電池用負極材料が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－２２５１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
負極活物質にケイ素合金を用いることで、電池容量の向上が期待できる。一方で、ケイ素合金は、充放電に伴う体積変化が大きいことから、サイクル特性が十分とはいえず、改善が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明の実施形態は、電池容量が大きく、優れたサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を得ることができるリチウムイオン二次電池用負極材、負極材層、及び負極を提供することを課題とする。また、本発明の他の実施形態は、電池容量が大きく、優れたサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。また本発明の更に他の実施形態は、前記リチウムイオン二次電池用負極材に使用するためのＳｉ系合金粒子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明には以下の実施形態が含まれる。本発明は以下に限定されない。
（１）（Ａ１）Ｓｉを６０．０～７０．０質量％、Ｓｎを２５．０～３５．０質量％、及びＣｕを３．０～７．０質量％含有するＳｉ系合金粒子と、（Ａ２）黒鉛粒子と、（Ｂ）導電助剤と、（Ｃ）バインダーとを含有する、リチウムイオン二次電池用負極材。
（２）（Ｄ）溶媒を更に含有する、前記（１）に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
（３）前記リチウムイオン二次電池用負極材の固形分の合計質量に対し、（Ａ１）Ｓｉ系合金粒子の含有率が５～１５質量％、（Ａ２）黒鉛粒子の含有率が７５～８５質量％、（Ｂ）導電助剤の含有率が３～１０質量％、（Ｃ）バインダーの含有率が３～１０質量％である、前記（１）又は（２）に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
（４）前記（Ａ２）黒鉛粒子が、人造黒鉛粒子を含む、前記（１）～（３）のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
（５）前記（Ｂ）導電助剤が、カーボンブラックを含む、前記（１）～（４）のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
（６）前記（Ｃ）バインダーが、（メタ）アクリルポリマーを含む、前記（１）～（５）のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
（７）前記（１）～（６）のいずれかに記載の負極材を用いて形成された、負極材層。
（８）前記（７）に記載の負極材層と集電体とを有する、負極。
（９）前記（８）に記載の負極を有する、リチウムイオン二次電池。
（１０）前記（１）～（６）のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用負極材に使用する（Ａ１）Ｓｉ系合金粒子を製造する方法であって、原料としてＳｉ、Ｓｎ、及びＣｕを用い、ガスアトマイズ法によりＳｉ系合金粒子を得ることを含む、Ｓｉ系合金粒子の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、電池容量が大きく、優れたサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を得ることができるリチウムイオン二次電池用負極材、負極材層、及び負極を提供することができる。また、本発明の他の実施形態によれば、電池容量が大きく、優れたサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を提供することができる。また本発明の更に他の実施形態によれば、前記リチウムイオン二次電池用負極材に使用するためのＳｉ系合金粒子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、要旨を変更しない範囲において以下の実施形態の変形例も含まれる。
【００１０】
［リチウムイオン二次電池用負極材］
リチウムイオン二次電池用負極材（以下、「負極材」と記載することがある。）は、（Ａ１）Ｓｉ系合金粒子及び（Ａ２）黒鉛粒子を含む（Ａ）負極活物質と、（Ｂ）導電助剤と、（Ｃ）バインダーとを含有する。（Ａ１）Ｓｉ系合金粒子は、Ｓｉを６０．０～７０．０質量％、Ｓｎを２５．０～３５．０質量％、及びＣｕを３．０～７．０質量％含有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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