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JP7010099B2 - Negative electrode active material, negative electrode and non-aqueous electrolyte power storage element - Google Patents
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Description

本発明は、合金、負極活物質、負極及び非水電解質蓄電素子に関する。 The present invention relates to alloys, negative electrode active materials, negative electrodes and non-aqueous electrolyte power storage elements.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。今後非水電解質蓄電素子は、電気自動車(EV)の電源等の用途に向けてよりいっそうの高容量化が要求される。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries are widely used in personal computers, electronic devices such as communication terminals, automobiles, etc. due to their high energy density. The non-aqueous electrolyte secondary battery generally has a pair of electrodes electrically separated by a separator and a non-aqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between the two electrodes. It is configured to charge and discharge. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are also widely used as non-aqueous electrolyte storage elements other than non-aqueous electrolyte secondary batteries. In the future, non-aqueous electrolyte power storage elements will be required to have even higher capacities for applications such as power sources for electric vehicles (EVs).

従来、非水電解質蓄電素子の負極に含まれる活物質としては、黒鉛等の炭素材料等が用いられており、非水電解質蓄電素子の大容量化等のために高容量を発現する活物質の開発が進められている。例えば、ビスマスは、リチウムがビスマスに対して3モル分の挿入及び脱離が可能な高容量負極活物質として知られている。また、従来技術においては、負極活物質としてビスマスを用いて充放電測定が実施されたことが開示されている(非特許文献1参照)。 Conventionally, a carbon material such as graphite has been used as the active material contained in the negative electrode of the non-aqueous electrolyte power storage element, and the active material exhibiting a high capacity for increasing the capacity of the non-aqueous electrolyte power storage element. Development is in progress. For example, bismuth is known as a high-capacity negative electrode active material capable of inserting and removing 3 moles of lithium from bismuth. Further, in the prior art, it is disclosed that charge / discharge measurement was carried out using bismuth as a negative electrode active material (see Non-Patent Document 1).

C.Park et al,Journal of Power Sources,2009,186,206-210C. Park et al, Journal of Power Sources, 2009, 186, 206-210

しかしながら、上記従来技術においては、良好なサイクル性能を得るために負極活物質をナノ粒子化しなければならず、改善の余地がある。今後、ビスマスを負極活物質として用いた非水電解質蓄電素子においても、より充放電サイクルにおける容量維持率の高い非水電解質蓄電素子が求められている。 However, in the above-mentioned prior art, the negative electrode active material must be made into nanoparticles in order to obtain good cycle performance, and there is room for improvement. In the future, even in a non-aqueous electrolyte storage element using bismuth as a negative electrode active material, a non-aqueous electrolyte storage element having a higher capacity retention rate in a charge / discharge cycle is required.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる合金、負極活物質、この負極活物質を有する負極及び非水電解質蓄電素子を提供することである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof includes an alloy, a negative electrode active material, and this negative electrode active material capable of improving the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element. It is to provide a negative electrode and a non-aqueous electrolyte power storage element.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm-3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する負極活物質である。 The negative electrode active material according to one aspect of the present invention made to solve the above problems contains a transition metal element and bismuth, and has a crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma. It is a negative electrode active material containing an alloy.

本発明の他の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、結晶質である合金であって、放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下である合金を含有する負極活物質である。 The negative electrode active material according to another aspect of the present invention is a crystalline alloy containing a transition metal element and bismuth, and is 0.7 to 0.9 V (vs) derived from the above alloy at the time of discharge. The ratio (A / B) of the electric amount A of .Li / Li + ) to the electric amount B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the above alloy at the time of discharge is 60% or less. It is a negative electrode active material containing an alloy.

本発明の他の一態様に係る負極は、上記負極活物質を含有する。 The negative electrode according to another aspect of the present invention contains the negative electrode active material.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、上記負極を備える。 The non-aqueous electrolyte power storage element according to another aspect of the present invention includes the above-mentioned negative electrode.

本発明の他の一態様に係る合金は、ニッケルと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc又は空間群Fm-3mに帰属可能であり、上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で2:1~9:1である合金である。 The alloy according to another aspect of the present invention contains nickel and bismuth, and can be assigned to the space group P63 / mmc or the space group Fm-3m, and the content ratio of the nickel and the bismuth is the atomic ratio. It is an alloy of 2: 1 to 9: 1.

本発明によれば、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる負極活物質、この負極活物質を有する負極及び非水電解質蓄電素子、並びに非水電解質の負極活物質に用いた場合に、この非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる合金を提供することができる。 According to the present invention, it is used for a negative electrode active material capable of improving the capacity retention rate in a charge / discharge cycle of a non-aqueous electrolyte power storage element, a negative electrode having this negative electrode active material, a non-aqueous electrolyte power storage element, and a non-aqueous electrolyte negative electrode active material. If so, it is possible to provide an alloy capable of improving the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element.

本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池を示す外観斜視図である。It is an external perspective view which shows the non-aqueous electrolyte secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the power storage device which was configured by gathering a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例2~3、5~9の合金のX線回折図である。It is an X-ray-diffraction diagram of the alloy of Examples 2 to 3, 5 to 9. 実施例1の合金の充放電サイクル前後のX線回折図である。It is an X-ray-diffraction diagram before and after the charge / discharge cycle of the alloy of Example 1. FIG. 実施例9の合金の充放電サイクル前後のX線回折図である。It is an X-ray-diffraction diagram before and after the charge / discharge cycle of the alloy of Example 9. FIG.

本発明の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm-3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する負極活物質である。当該負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、上記結晶構造を有する合金を含有するため、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる。この理由は定かではないが、当該負極活物質が含有する合金が遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm-3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有することで、ナノ粒子とせずとも、可逆的にリチウムの合金化・脱合金化反応が進行することによると推測される。 The negative electrode active material according to one aspect of the present invention is a negative electrode active material containing an alloy containing a transition metal element and bismuth and having a crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma. be. Since the negative electrode active material contains a transition metal element and bismuth and contains an alloy having the above crystal structure, it is possible to improve the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element. The reason for this is not clear, but the alloy contained in the negative electrode active material contains a transition metal element and bismuth, and has a crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma. It is presumed that the alloying / dealloying reaction of lithium reversibly proceeds even if it is not made into nanoparticles.

上記遷移金属元素としては、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金及び金を除く周期表の第3族~第11族の元素が好ましい。遷移金属元素が、上記元素であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。この理由としては定かではないが、これらの遷移金属元素は、リチウムと合金化し難く、負極として動作しない金属元素であることによると推測される。すなわち、上記合金が遷移金属元素を含有することで、充放電に伴うリチウム原子の脱離及び挿入の際、結晶構造への負荷が低減され、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率の低下が抑えられると推測される。また、これらの遷移金属元素の中でも、クロム、ニッケル、銅は不燃性であり、ビスマスとの合金も不燃性となるため、安全性を向上させることができる。 As the transition metal element, the elements of Group 3 to Group 11 of the periodic table excluding rhodium, palladium, silver, iridium, platinum and gold are preferable. When the transition metal element is the above element, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further improved. Although the reason for this is not clear, it is presumed that these transition metal elements are metal elements that are difficult to alloy with lithium and do not operate as a negative electrode. That is, since the alloy contains a transition metal element, the load on the crystal structure is reduced during desorption and insertion of lithium atoms during charge / discharge, and the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element is reduced. It is presumed that the decrease in the amount of water is suppressed. Further, among these transition metal elements, chromium, nickel, and copper are nonflammable, and the alloy with bismuth is also nonflammable, so that safety can be improved.

上記遷移金属元素としては、ニッケルが好ましい。遷移金属元素が、ニッケルであることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できるとともに、ビスマスとの合金が不燃性となるため安全性をより高めることができる。 Nickel is preferable as the transition metal element. When the transition metal element is nickel, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further improved, and the alloy with bismuth becomes nonflammable, so that the safety can be further improved.

上記合金の上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合としては、原子比で1:1~9:1であることが好ましい。上記合金の上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。 The content ratio of the nickel and the bismuth of the alloy is preferably 1: 1 to 9: 1 in atomic ratio. When the content ratio of the nickel and the bismuth of the alloy is in the above range, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further improved.

上記結晶構造が空間群P63/mmcに帰属可能であり、格子定数としては、3.9Å≦a≦4.3Å、5.1Å≦c≦5.6Åであることが好ましい。上記結晶構造が空間群P63/mmcに帰属可能である場合における格子定数が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。なお、1Å=0.1nm=10-10mである。 The crystal structure can be attributed to the space group P63 / mmc, and the lattice constant is preferably 3.9 Å ≤ a ≤ 4.3 Å, 5.1 Å ≤ c ≤ 5.6 Å. When the lattice constant in the case where the crystal structure can be assigned to the space group P63 / mmc is in the above range, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further improved. It should be noted that 1 Å = 0.1 nm = 10-10 m.

上記結晶構造が空間群Fm-3mに帰属可能であり、格子定数としては、3.4Å≦a≦3.8Åであることが好ましい。上記結晶構造が空間群Fm-3mに帰属可能である場合における格子定数が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。 The crystal structure can be attributed to the space group Fm-3m, and the lattice constant is preferably 3.4 Å ≤ a ≤ 3.8 Å. When the lattice constant in the case where the crystal structure can be assigned to the space group Fm-3m is in the above range, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further improved.

本発明の他の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、結晶質である合金であって、放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下である合金を含有する負極活物質である。上記合金における電気量Aと電気量Bの比(A/B)が上記範囲であることによって、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる。この理由は定かではないが、上記合金において、遷移金属とビスマスが固溶し、遷移金属が、ビスマスの第一近接または第二近接等、ビスマスの電子状態に影響を与え得る位置に配置されていることにより、上記合金におけるビスマスの電子状態が適切なものとなるため、充放電サイクルにおける容量維持率がより向上し、充放電効率が向上するものと推測される。 The negative electrode active material according to another aspect of the present invention is a crystalline alloy containing a transition metal element and bismuth, and is 0.7 to 0.9 V (vs) derived from the above alloy at the time of discharge. The ratio (A / B) of the electric amount A of .Li / Li + ) to the electric amount B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the above alloy at the time of discharge is 60% or less. It is a negative electrode active material containing an alloy. When the ratio (A / B) of the amount of electricity A to the amount of electricity B in the alloy is in the above range, the capacity retention rate and the charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be improved. The reason for this is not clear, but in the above alloy, the transition metal and bismuth are solid-melted, and the transition metal is placed at a position that can affect the electronic state of bismuth, such as the first proximity or second proximity of bismuth. Therefore, it is presumed that the electronic state of bismuth in the alloy becomes appropriate, so that the capacity retention rate in the charge / discharge cycle is further improved and the charge / discharge efficiency is improved.

本発明の他の一態様に係る負極は、当該負極活物質を含有する負極である。従って、当該負極は、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる。 The negative electrode according to another aspect of the present invention is a negative electrode containing the negative electrode active material. Therefore, the negative electrode can improve the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、当該負極を備える。従って、当該非水電解質蓄電素子は、充放電サイクルにおける容量維持率が優れる。 The non-aqueous electrolyte power storage element according to another aspect of the present invention includes the negative electrode. Therefore, the non-aqueous electrolyte power storage element has an excellent capacity retention rate in the charge / discharge cycle.

本発明の他の一態様に係る合金は、ニッケルと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc又は空間群Fm-3mに帰属可能であり、上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で2:1~9:1である合金である。当該合金を非水電解質蓄電素子の負極活物質に用いた場合、この非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる。 The alloy according to another aspect of the present invention contains nickel and bismuth, and can be assigned to the space group P63 / mmc or the space group Fm-3m, and the content ratio of the nickel and the bismuth is the atomic ratio. It is an alloy of 2: 1 to 9: 1. When the alloy is used as the negative electrode active material of the non-aqueous electrolyte storage element, the capacity retention rate and charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte storage element can be improved.

以下、本発明の一実施形態に係る合金、負極活物質、負極、非水電解質蓄電素子について、詳説する。 Hereinafter, the alloy, the negative electrode active material, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte power storage element according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

<負極活物質>
本発明の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm-3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する負極活物質(以下、「負極活物質」ともいう。)である。当該負極活物質は、上記合金を含有するため、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる。
<Negative electrode active material>
The negative electrode active material according to one aspect of the present invention contains a transition metal element and bismuth, and contains an alloy having a crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma (negative electrode active material). Hereinafter, it is also referred to as “negative electrode active material”). Since the negative electrode active material contains the above alloy, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be improved.

(遷移金属元素)
上記遷移金属元素としては、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金及び金を除く周期表の第3族~第11族の元素が好ましい。負極活物質が含有する合金が含む遷移金属元素として、これらの元素を用いることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を高めることができる。これらの遷移金属元素は、リチウムと合金化し難く、負極として動作しない金属元素であることで、充放電に伴うリチウム原子の脱離及び挿入の際、結晶構造への負荷が低減され、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率の低下が抑えられると推測される。
(Transition metal element)
As the transition metal element, the elements of Group 3 to Group 11 of the periodic table excluding rhodium, palladium, silver, iridium, platinum and gold are preferable. By using these elements as the transition metal elements contained in the alloy contained in the negative electrode active material, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be increased. Since these transition metal elements are metal elements that are difficult to alloy with lithium and do not operate as a negative electrode, the load on the crystal structure during desorption and insertion of lithium atoms during charge and discharge is reduced, and non-aqueous electrolytes are used. It is presumed that the decrease in the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the power storage element can be suppressed.

上記遷移金属元素の中では、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を高める観点から、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、モリブデン(Mo)がより好ましい。また、上記容量維持率を高めるとともに、合金化することでビスマスの燃性を抑制して安全性を向上させる観点から、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、クロム(Cr)がさらに好ましく、ニッケル(Ni)が特に好ましい。 Among the above transition metal elements, nickel (Ni), copper (Cu), titanium (Ti), chromium (Cr), and zirconium (Zr) are used from the viewpoint of increasing the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element. , Iron (Fe), molybdenum (Mo) are more preferable. Further, nickel (Ni), copper (Cu), and chromium (Cr) are more preferable, and nickel (Cr) is more preferable from the viewpoint of increasing the capacity retention rate and suppressing the flammability of bismuth by alloying to improve safety. (Ni) is particularly preferable.

上記合金において、放電時における合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)の上限としては、70%が好ましく、60%がより好ましく、50%が好ましいこともある。放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上でき、充放電サイクルにおける充放電効率を優れたものとすることができる。上記比(A/B)の下限としては、特に限定されないが、10%が好ましく、20%が好ましいこともある。
ここで、放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量A及び0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bは、以下の方法によって測定される値である。まず、上記合金を含む作用極(負極)と金属Li対極を備えた非水電解質蓄電素子を組み立て、合金の質量に対して50mA/gの電流で0.0V(vs.Li/Li)まで充電し、3時間の定電位充電を行う。10分間の休止の後、合金の質量に対して50mA/gの電流で2.0V(vs.Li/Li)まで放電し、0.0~2.0V(vs.Li/Li)の範囲での放電容量から電気量Bを、0.7~0.9V(vs.Li/Li)の範囲での放電容量から電気量Aを算出する。なお、上記作用極が、上記合金以外に0.0~2.0V(vs.Li/Li)の範囲で容量を発現する物質を含む場合、その物質に起因する放電容量を減じることによって、電気量A及び電気量Bを算出する。本明細書において、上記合金は負極活物質として作用するものであり、負極活物質にリチウムイオン等が吸蔵される還元反応を「充電」、負極活物質からリチウムイオン等が放出される酸化反応を「放電」という。
In the above alloy, an electric amount A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge and 0.0 to 2.0 V (vs.) Derived from the alloy at the time of discharge. The upper limit of the ratio (A / B) of Li / Li + ) to the amount of electricity B is preferably 70%, more preferably 60%, and sometimes 50%. The amount of electricity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge and 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li) derived from the alloy at the time of discharge. When the ratio (A / B) of + ) to the amount of electricity B is within the above range, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further improved, and the charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle is excellent. Can be. The lower limit of the ratio (A / B) is not particularly limited, but 10% is preferable, and 20% may be preferable.
Here, an electric amount A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) and an electric amount B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge. Is a value measured by the following method. First, a non-aqueous electrolyte power storage element equipped with a working electrode (negative electrode) containing the above alloy and a metal Li counter electrode is assembled, and the current is 50 mA / g with respect to the mass of the alloy up to 0.0 V (vs. Li / Li + ). Charge and perform constant potential charging for 3 hours. After a 10 minute rest, discharge to 2.0 V (vs. Li / Li + ) with a current of 50 mA / g relative to the mass of the alloy to 0.0-2.0 V (vs. Li / Li + ). The amount of electricity B is calculated from the discharge capacity in the range, and the amount of electricity A is calculated from the discharge capacity in the range of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ). When the working electrode contains a substance having a capacity in the range of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) in addition to the alloy, the discharge capacity caused by the substance is reduced. The amount of electricity A and the amount of electricity B are calculated. In the present specification, the alloy acts as a negative electrode active material, and "charges" a reduction reaction in which lithium ions or the like are occluded in the negative electrode active material, and an oxidation reaction in which lithium ions or the like are released from the negative electrode active material. It is called "discharge".

放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる理由は定かではないが、次のように考えられる。合金の反応電位は、酸化還元反応に寄与するビスマスの電子状態と相関があると考えられることから、放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)は、ビスマスの電子状態に対応して変化する。上記合金において、遷移金属とビスマスが固溶し、遷移金属が、ビスマスの第一近接または第二近接等、ビスマスの電子状態に影響を与え得る位置に配置されていることにより、上記合金におけるビスマスの電子状態が適切なものとなるため、充放電サイクルにおける容量維持率がより向上し、充放電効率が向上するものと推測される。 The amount of electricity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge and 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li) derived from the alloy at the time of discharge. It is not clear why the ratio (A / B) of + ) to the amount of electricity B can be improved in the capacity retention rate and charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element. It can be thought of as. Since the reaction potential of the alloy is considered to be correlated with the electronic state of bismuth that contributes to the oxidation-reduction reaction, it is 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge. The ratio (A / B) of the amount of electricity A to the amount of electricity B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge corresponds to the electronic state of bismuth. Change. In the above alloy, the transition metal and the bismuth are solidly melted, and the transition metal is arranged at a position that can affect the electronic state of the bismuth, such as the first proximity or the second proximity of the bismuth. It is presumed that the capacity retention rate in the charge / discharge cycle is further improved and the charge / discharge efficiency is improved because the electronic state of the is appropriate.

(空間群P63/mmc)
空間群P63/mmcに帰属可能な結晶構造とは、X線回折図において、空間群P63/mmcに帰属可能なピークを有することをいう。
(Space group P63 / mmc)
The crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc means that it has a peak that can be attributed to the space group P63 / mmc in the X-ray diffraction pattern.

上記結晶構造が空間群P63/mmcに帰属可能な場合の格子定数の下限としては、a=3.9Å、c=5.1Åが好ましく、a=4.0Å、c=5.2Åがより好ましい。また、この上限としては、a=4.3Å、c=5.6Åが好ましく、a=4.2Å、c=5.5Åがより好ましい。上記格子定数が上記範囲であることで、当該負極活物質を用いた非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。 When the crystal structure can be attributed to the space group P63 / mmc, a = 3.9 Å and c = 5.1 Å are preferable, and a = 4.0 Å and c = 5.2 Å are more preferable as the lower limit of the lattice constant. .. Further, as the upper limit, a = 4.3 Å and c = 5.6 Å are preferable, and a = 4.2 Å and c = 5.5 Å are more preferable. When the lattice constant is in the above range, the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element using the negative electrode active material can be further increased.

上記空間群P63/mmcに帰属可能な結晶構造を有する合金としては、例えばNiBi、NiBi、NiBi、NiBi、MnBi等が挙げられる。 Examples of the alloy having a crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc include NiBi, Ni2Bi , Ni4Bi , Ni5Bi , MnBi and the like.

また、上記合金としては、CuZn、NiTi、NiZr、CrTi、及びCrZrのうちのいずれかと、Biとで構成され、かつBiの含有割合が原子比で20%未満である合金であって、空間群P63/mmcに帰属可能な結晶構造を有する合金も非水電解質蓄電素子の容量維持率を高める観点から用いることができる。 The alloy is composed of any one of Cu 4 Zn, Ni 3 Ti, Ni 3 Zr, Cr 2 Ti, and Cr 2 Zr and Bi, and the Bi content ratio is 20% in atomic ratio. Alloys having a crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc, which are less than or equal to, can also be used from the viewpoint of increasing the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element.

(空間群Fm-3m)
空間群Fm-3mに帰属可能な結晶構造とは、X線回折図において、空間群Fm-3mに帰属可能なピークを有することをいう。なお、空間群「Fm-3m」における「-3」は3回回反軸の対象要素を表し、本来「3」の上にバー「-」を付して表記する。
(Space group Fm-3m)
The crystal structure that can be attributed to the space group Fm-3m means that it has a peak that can be attributed to the space group Fm-3m in the X-ray diffraction pattern. In addition, "-3" in the space group "Fm-3m" represents the target element of the three-fold anti-axis, and is originally described by adding a bar "-" on top of "3".

上記結晶構造が空間群Fm-3mに帰属可能な場合の格子定数の下限としては、a=3.4Åが好ましく、a=3.5Åがより好ましい。また、この上限としては、a=3.8Åが好ましく、a=3.7Åがより好ましい。上記格子定数が上記範囲であることで、当該負極活物質を用いた非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。 When the crystal structure can be attributed to the space group Fm-3m, a = 3.4 Å is preferable, and a = 3.5 Å is more preferable as the lower limit of the lattice constant. Further, as the upper limit, a = 3.8 Å is preferable, and a = 3.7 Å is more preferable. When the lattice constant is in the above range, the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element using the negative electrode active material can be further increased.

上記空間群Fm-3mに帰属可能な結晶構造を有する合金としては、例えばNiBi、NiBi、NiBi、NiBi、MnNiBi等が挙げられる。 Examples of the alloy having a crystal structure that can be attributed to the space group Fm-3m include Ni 6 Bi, Ni 7 Bi, Ni 8 Bi, Ni 9 Bi, Mn 5 Ni 2 Bi 4 , and the like.

また、上記合金としては、Ni、Cu、FeNi、NiCu、CuNiZn、CrNi、CuZn、FeCu、CuMo及び、Cu3.8Niのうちのいずれかと、Biとで構成され、かつBiの含有割合が原子比で20%未満である合金であって、空間群Fm-3mに帰属可能な結晶構造を有する合金も非水電解質蓄電素子の容量維持率を高める観点から用いることができる。 The alloys include Ni, Cu, FeNi 3 , NiCu, Cu 2 NiZn, Cr 2 Ni 3 , Cu 3 Zn, FeCu 4 , Cu 3 Mo, and Cu 3.8 Ni, and Bi. From the viewpoint of increasing the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element, an alloy composed of copper and having a Bi content ratio of less than 20% in atomic ratio and having a crystal structure that can be attributed to the space group Fm-3m. Can be used from.

(空間群Pnma)
空間群Pnmaに帰属可能な結晶構造とは、X線回折図において、空間群Pnmaに帰属可能なピークを有することをいう。
(Space group Pnma)
The crystal structure that can be attributed to the space group Pnma means that it has a peak that can be attributed to the space group Pnma in the X-ray diffraction pattern.

上記空間群Pnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金としては、例えばNiBi等が挙げられる。 Examples of the alloy having a crystal structure that can be attributed to the space group Pnma include NiBi 3 .

上記合金のX線回折測定は、X線回折装置Rigaku社の「MiniFlex II」を用いた粉末X線回折測定によって、線源はCuKα線、管電圧は30kV、管電流は15mAとして行うことができる。このとき、回折X線は、厚み30μmのKβフィルターを通り、高速一次元検出器D/teX Ultra 2にて検出される。また、サンプリング幅は0.01°、スキャンスピードは5°/min、発散スリット幅は0.625°、受光スリット幅は13mm(OPEN)、散乱スリット幅は8mmとする。得られるX線回折データに基づいて、「Rietan2000」プログラム(F.Izumi and T.Ikeda,Mater.Sci.Forum,198(2000).)を用いたリートベルト解析により、結晶構造を解析することができる。空間群及び格子定数は、総合粉末X線解析ソフトウェア「PDXL」(Rigaku社製)を用いても同じ結果が得られる。
ピークの半値幅及び結晶子サイズは次の方法で求められる。得られるX線回折データを分割型擬Voido関数でフィッティングし、ピークの半値幅を算出する。ピークの半値幅と、次のシェラーの式から合金の結晶子サイズが得られる。
D=Kλ/βcos(θ)
D:結晶子サイズ
K:シェラー定数(K=0.94)
λ:CuKα1線の波長
β:FWHM (ラジアン単位)
θ:回折線のブラッグ角
The X-ray diffraction measurement of the above alloy can be performed by powder X-ray diffraction measurement using the X-ray diffractometer Rigaku's "MiniFlex II", with the radiation source being CuKα ray, the tube voltage being 30 kV, and the tube current being 15 mA. .. At this time, the diffracted X-rays pass through a Kβ filter having a thickness of 30 μm and are detected by the high-speed one-dimensional detector D / teX Ultra 2. The sampling width is 0.01 °, the scan speed is 5 ° / min, the divergent slit width is 0.625 °, the light receiving slit width is 13 mm (OPEN), and the scattering slit width is 8 mm. Based on the obtained X-ray diffraction data, the crystal structure can be analyzed by Rietveld analysis using the "Rietan 2000" program (F. Izumi and T. Ikeda, Meter. Sci. Forum, 198 (2000).). can. The same results can be obtained by using the comprehensive powder X-ray analysis software "PDXL" (manufactured by Rigaku) for the space group and the lattice constant.
The half width of the peak and the crystallite size can be obtained by the following method. The obtained X-ray diffraction data is fitted by a split-type pseudo Voido function, and the half width of the peak is calculated. The half width of the peak and the crystallite size of the alloy can be obtained from the following Scherrer equation.
D = Kλ / βcos (θ)
D: Crystallite size K: Scheller constant (K = 0.94)
λ: Wavelength of CuKα1 line β: FWHM (radian unit)
θ: Bragg angle of diffraction line

上記空間群としては、非水電解質蓄電素子の容量維持率向上の観点から、P63/mmc、Fm-3m及びPnmaの中ではP63/mmc及びFm-3mが好ましく、Fm-3mがより好ましい。上記空間群の中でP63/mmc及びFm-3mが好ましい理由は定かではないが、上記合金の充放電に伴う結晶構造の変化が可逆的となり、充放電サイクル後においても、その結晶構造が維持されている。このような結晶構造の安定性の差異が非水電解質蓄電素子の容量維持率に影響しているものと推測される。 As the space group, P63 / mmc and Fm-3m are preferable among P63 / mmc, Fm-3m and Pnma, and Fm-3m is more preferable, from the viewpoint of improving the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element. The reason why P63 / mmc and Fm-3m are preferable in the space group is not clear, but the change in the crystal structure due to the charge / discharge of the alloy becomes reversible, and the crystal structure is maintained even after the charge / discharge cycle. Has been done. It is presumed that such a difference in the stability of the crystal structure affects the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage device.

上記合金の結晶子サイズの下限は、20Åが好ましく、30Åがより好ましく、40Åがさらに好ましい。また、上記合金の結晶子サイズの上限は、700Åが好ましく、600Åがより好ましく、300Åがさらに好ましく、200Åがよりさらに好ましい。結晶子サイズが上記範囲であることによって、高い放電容量と優れた充放電サイクル性能を備えた負極活物質が得られる。 The lower limit of the crystallite size of the alloy is preferably 20 Å, more preferably 30 Å, and even more preferably 40 Å. The upper limit of the crystallite size of the alloy is preferably 700 Å, more preferably 600 Å, still more preferably 300 Å, and even more preferably 200 Å. When the crystallite size is in the above range, a negative electrode active material having a high discharge capacity and excellent charge / discharge cycle performance can be obtained.

上記合金の遷移金属とビスマスとの含有割合の下限としては、原子比で1:3が好ましく、1:1がより好ましく、2:1がさらに好ましく、4:1がよりさらに好ましいこともある。上記合金の遷移金属とビスマスとの含有割合が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率をより向上できる。また、上記合金の遷移金属とビスマスとの含有割合の上限としては、原子比で9:1が好ましく、8:1がより好ましい。上記合金の遷移金属とビスマスとの含有割合が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける放電容量をより向上できる。
なお、遷移金属として複数の元素が含まれる場合は、複数の遷移金属元素の合計量とビスマスの含有割合が上記範囲であることが好ましい。
As the lower limit of the content ratio of the transition metal and bismuth of the alloy, the atomic ratio is preferably 1: 3, more preferably 1: 1 is more preferably 2: 1 and even more preferably 4: 1. When the content ratio of the transition metal of the alloy and bismuth is within the above range, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further improved. The upper limit of the content ratio of the transition metal and bismuth of the alloy is preferably 9: 1 in atomic ratio, more preferably 8: 1. When the content ratio of the transition metal of the alloy and bismuth is within the above range, the discharge capacity in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be further improved.
When a plurality of elements are contained as the transition metal, it is preferable that the total amount of the plurality of transition metal elements and the content ratio of bismuth are in the above range.

本発明の一態様に係る負極活物質は、遷移金属元素と、ビスマスとを含み、結晶質である合金であって、放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下である合金を含有する負極活物質である。放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を優れたものとすることができる。ここで、放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量A及び0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bは、前述の方法によって測定される値である。 The negative electrode active material according to one aspect of the present invention is an alloy containing a transition metal element and bismuth and is crystalline, and is derived from the above alloy at the time of discharge of 0.7 to 0.9 V (vs. Li). The ratio (A / B) of the electric amount A of / Li + ) to the electric amount B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge is 60% or less. It is a negative electrode active material containing an alloy. The amount of electricity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the above alloy at the time of discharge and 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li) derived from the above alloy at the time of discharge. When the ratio (A / B) of + ) to the amount of electricity B is in the above range, the capacity retention rate and the charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be made excellent. Here, an electric amount A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) and an electric amount B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge. Is a value measured by the method described above.

上記合金が結晶質であるとは、上記粉末X線回折測定によって得られるX線回折図に、合金に由来するX線回折ピークが複数本観測され、それらのピークが7つの結晶形のいずれかに帰属可能であることをいう。上記合金が有する結晶構造は、空間群P63/mmc、Fm-3m、又はPnmaに帰属可能であることが好ましい。 The fact that the alloy is crystalline means that a plurality of X-ray diffraction peaks derived from the alloy are observed in the X-ray diffraction diagram obtained by the powder X-ray diffraction measurement, and these peaks are in any of the seven crystal forms. It means that it can be attributed to. It is preferable that the crystal structure of the alloy can be attributed to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma.

放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)が上記範囲であることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる理由は定かではないが、次のように考えられる。合金の反応電位は、酸化還元反応に寄与するビスマスの電子状態と相関があると考えられることから、放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bとの比(A/B)は、ビスマスの電子状態に対応して変化する。上記合金において、遷移金属とビスマスが固溶し、遷移金属が、ビスマスの第一近接または第二近接等、ビスマスの電子状態に影響を与え得る位置に配置されていることにより、上記合金におけるビスマスの電子状態が適切なものとなるため、充放電サイクルにおける容量維持率がより向上し、充放電効率が向上するものと推測される。 The amount of electricity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge and 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li) derived from the alloy at the time of discharge. It is not clear why the ratio (A / B) of + ) to the amount of electricity B can be improved in the capacity retention rate and charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element. It can be thought of as. Since the reaction potential of the alloy is considered to be correlated with the electronic state of bismuth that contributes to the oxidation-reduction reaction, it is 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge. The ratio (A / B) of the amount of electricity A to the amount of electricity B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the alloy at the time of discharge corresponds to the electronic state of bismuth. Change. In the above alloy, the transition metal and the bismuth are solidly melted, and the transition metal is arranged at a position that can affect the electronic state of the bismuth, such as the first proximity or the second proximity of the bismuth. It is presumed that the capacity retention rate in the charge / discharge cycle is further improved and the charge / discharge efficiency is improved because the electronic state of the is appropriate.

上記合金は、遷移金属元素及びビスマス以外の他の元素が、本発明の作用効果に影響を与えない範囲で含有されていてもよい。このような他の任意元素としては、亜鉛、スズ、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム等の金属元素が挙げられる。 The alloy may contain a transition metal element and an element other than bismuth as long as it does not affect the action and effect of the present invention. Examples of such other optional elements include metal elements such as zinc, tin, silicon, aluminum, and magnesium.

当該負極活物質は、上記合金のみから形成されていてもよいが、上記合金以外の他の負極活物質が含まれていてもよい。他の負極活物質としては、例えばSi、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;ポリリン酸化合物;黒鉛(グラファイト)、非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料などが挙げられる。 The negative electrode active material may be formed only from the above alloy, but may contain other negative electrode active materials other than the above alloy. Other negative electrode active materials include, for example, metals or semi-metals such as Si and Sn; metal oxides or semi-metal oxides such as Si oxide and Sn oxide; polyphosphate compounds; graphite and non-graphitic carbon. Examples thereof include carbon materials such as (easy graphitizable carbon or non-graphitizable carbon).

当該負極活物質における上記合金の含有率としては、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましい。上記合金の含有率を高めることで、非水電解質蓄電素子の容量維持率を十分に向上できる。 The content of the alloy in the negative electrode active material is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more. By increasing the content of the alloy, the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte power storage element can be sufficiently improved.

<合金>
本発明の一実施形態に係る合金は、ニッケルと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc又は空間群Fm-3mに帰属可能であり、上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で2:1~9:1である合金である。当該合金は、非水電解質蓄電素子の負極活物質に用いた場合に、この非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率及び充放電効率を向上できる。
<Alloy>
The alloy according to the embodiment of the present invention contains nickel and bismuth and can be assigned to the space group P63 / mmc or the space group Fm-3m, and the content ratio of the nickel and the bismuth is 2 in atomic ratio. It is an alloy having a ratio of 1 to 9: 1. When the alloy is used as the negative electrode active material of the non-aqueous electrolyte storage element, the capacity retention rate and charge / discharge efficiency in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte storage element can be improved.

<負極>
本発明の一実施形態に係る負極は、当該上記負極活物質を含有する。当該負極は、当該負極活物質を含有するため、非水電解質蓄電素子の充放電サイクルにおける容量維持率を向上できる。
<Negative electrode>
The negative electrode according to the embodiment of the present invention contains the negative electrode active material. Since the negative electrode contains the negative electrode active material, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle of the non-aqueous electrolyte power storage element can be improved.

上記負極は、負極基材及びこの負極基材に直接又は中間層を介して配される負極活物質層を有する。 The negative electrode has a negative electrode base material and a negative electrode active material layer arranged directly on the negative electrode base material or via an intermediate layer.

上記負極基材は、導電性を有する。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、アルミニウム等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。また、負極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。 The negative electrode base material has conductivity. As the material of the negative electrode base material, metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, and aluminum or alloys thereof are used, and copper or a copper alloy is preferable. In addition, examples of the form of forming the negative electrode base material include foils and thin-film deposition films, and foils are preferable from the viewpoint of cost. That is, a copper foil is preferable as the negative electrode base material. Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

中間層は、負極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで負極基材と負極活物質層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。なお、「導電性」を有するとは、JIS-H-0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が10Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が10Ω・cm超であることを意味する。 The intermediate layer is a coating layer on the surface of the negative electrode base material, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the negative electrode base material and the negative electrode active material layer. The composition of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed by, for example, a composition containing a resin binder and conductive particles. In addition, having "conductive" means that the volume resistivity measured according to JIS-H-0505 (1975) is 107 Ω · cm or less, and is referred to as "non-conductive". Means that the volume resistivity is more than 107 Ω · cm.

負極活物質層は、負極活物質を含むいわゆる負極合材から形成される。また、負極活物質層を形成する負極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。 The negative electrode active material layer is formed from a so-called negative electrode mixture containing a negative electrode active material. Further, the negative electrode mixture forming the negative electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary.

上記負極活物質として、上述した負極活物質が用いられる。上記負極活物質層における負極活物質の含有量としては、例えば50質量%以上99質量%以下とすることができる。 As the negative electrode active material, the above-mentioned negative electrode active material is used. The content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer can be, for example, 50% by mass or more and 99% by mass or less.

上記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックスなどが挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect the battery performance. Examples of such a conductive agent include natural or artificial graphite, carbon black such as furnace black, acetylene black, and Ketjen black, metal, and conductive ceramics. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fibrous.

上記バインダー(結着剤)としては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子などが挙げられる。 Examples of the binder (binding agent) include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), and the like. Elastomers such as sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), and fluororubber; polysaccharide polymers and the like can be mentioned.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to inactivate this functional group by methylation or the like in advance.

上記フィラーとしては、電池性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素などが挙げられる。 The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect the battery performance. Examples of the main component of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, glass and carbon.

<非水電解質蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、正極、負極及び非水電解質を有する。以下、蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池について説明する。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体はケースに収納され、このケース内に非水電解質が充填される。上記非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、上記ケースとしては、非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知の金属製ケース等を用いることができる。
<Non-water electrolyte power storage element>
The non-aqueous electrolyte power storage element according to the embodiment of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described as an example of the power storage element. The positive electrode and the negative electrode usually form an electrode body that is alternately superposed by laminating or winding through a separator. The electrode body is housed in a case, and the case is filled with a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. Further, as the above case, a known metal case or the like which is usually used as a case of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used.

当該非水電解質二次電池(蓄電素子)によれば、当該負極活物質を含有する負極を備えるため、充放電サイクルにおける容量維持率が優れる。 According to the non-aqueous electrolyte secondary battery (storage element), since the negative electrode containing the negative electrode active material is provided, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle is excellent.

(負極)
当該負極は、上述したように、本発明の一実施形態に係る上記負極が用いられる。負極の詳細は上述した通りである。
(Negative electrode)
As the negative electrode, as described above, the negative electrode according to the embodiment of the present invention is used. The details of the negative electrode are as described above.

(正極)
上記正極は、正極基材及びこの正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質層を有する。上記中間層は負極の中間層と同様の構成とすることができる。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode active material layer arranged directly on the positive electrode base material or via an intermediate layer. The intermediate layer may have the same structure as the intermediate layer of the negative electrode.

上記正極基材は、負極基材と同様の構成とすることができるが、材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS-H-4000(2014年)に規定されるA1085P、A3003P等が例示できる。 The positive electrode base material may have the same structure as the negative electrode base material, but as the material, a metal such as aluminum, titanium, tantalum, or stainless steel or an alloy thereof is used. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the viewpoint of the balance between potential resistance, high conductivity and cost. Further, examples of the formation form of the positive electrode base material include foil, a vapor-deposited film, and the like, and foil is preferable from the viewpoint of cost. That is, aluminum foil is preferable as the positive electrode base material. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085P and A3003P specified in JIS-H-4000 (2014).

正極活物質層は、正極活物質を含むいわゆる正極合材から形成される。また、正極活物質層を形成する正極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。 The positive electrode active material layer is formed from a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. Further, the positive electrode mixture forming the positive electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary.

上記正極活物質としては、例えばLiMO(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(層状のα-NaFeO型結晶構造を有するLiCoO,LiNiO,LiMnO,LiNiαCo(1-α),LiNiαMnβCo(1-α-β)等、スピネル型結晶構造を有するLiMn,LiNiαMn(2-α)等)、LiMe(XO(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V等を表す)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO,LiMnPO,LiNiPO,LiCoPO,Li(PO,LiMnSiO,LiCoPOF等)が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質層においては、これら化合物の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the positive electrode active material include composite oxides represented by Li x MO y (M represents at least one kind of transition metal) (Li x CoO 2 and Li x NiO having a layered α-NaFeO type 2 crystal structure). 2 , Li x MnO 3 , Li x Ni α Co (1-α) O 2 , Li x Ni α Mn β Co (1-α-β) O 2 , etc., Li x Mn 2 O 4 having a spinel type crystal structure , Li x Ni α Mn (2-α) O 4 etc.), Li w Me x ( Xoy ) z (Me represents at least one kind of transition metal, and X represents, for example, P, Si, B, V, etc.) Examples thereof include polyanionic compounds represented by (LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F, etc.). The elements or polyanions in these compounds may be partially substituted with other elements or anion species. In the positive electrode active material layer, one of these compounds may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.

上記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect the battery performance. Examples of such a conductive agent include natural or artificial graphite, carbon black such as furnace black, acetylene black, and Ketjen black, metals, conductive ceramics, and the like. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fibrous.

上記バインダー(結着剤)としては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。 Examples of the binder (binding agent) include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), and the like. Elastomers such as sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), and fluororubber; polysaccharide polymers and the like can be mentioned.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to inactivate this functional group by methylation or the like in advance.

上記フィラーとしては、電池性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素等が挙げられる。 The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect the battery performance. Examples of the main component of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, glass, carbon and the like.

(セパレータ)
上記セパレータの材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。上記セパレータの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。また、これらの樹脂を複合してもよい。
(Separator)
As the material of the separator, for example, a woven fabric, a non-woven fabric, a porous resin film, or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a non-woven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of a non-aqueous electrolyte. As the main component of the separator, polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable from the viewpoint of strength, and polyimide and aramid are preferable from the viewpoint of oxidative decomposition resistance. Moreover, you may combine these resins.

(非水電解質)
上記非水電解質としては、非水電解質二次電池に通常用いられる公知の電解質が使用でき、非水溶媒に電解質塩が溶解されたものを用いることができる。
(Non-water electrolyte)
As the non-aqueous electrolyte, a known electrolyte usually used for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used, and one in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent can be used.

上記非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)等の環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等の鎖状カーボネートなどを挙げることができる。 Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) and butylene carbonate (BC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) and the like. Chain carbonate and the like can be mentioned.

電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。上記リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のフッ化炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。 Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt and the like, but lithium salt is preferable. Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO). 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 and other fluorinated hydrocarbon groups Can be mentioned, such as a lithium salt having.

非水電解質として、常温溶融塩、イオン液体、ポリマー固体電解質などを用いることもできる。 As the non-aqueous electrolyte, a room temperature molten salt, an ionic liquid, a polymer solid electrolyte and the like can also be used.

[非水電解質蓄電素子の製造方法]
当該非水電解質蓄電素子の製造方法としては、特に限定されない。負極が含有する負極活物質として、当該負極活物質を用いる。上記製造方法は、例えば、正極及び負極(電極体)をケースに収容する工程及び上記ケースに上記非水電解質を注入する工程を備える。
[Manufacturing method of non-aqueous electrolyte power storage element]
The method for manufacturing the non-aqueous electrolyte power storage element is not particularly limited. The negative electrode active material is used as the negative electrode active material contained in the negative electrode. The manufacturing method includes, for example, a step of accommodating a positive electrode and a negative electrode (electrode body) in a case and a step of injecting the non-aqueous electrolyte into the case.

当該負極活物質の製造方法としては、例えば遷移金属元素及びビスマスを含む材料を焼成又はメカノケミカル法による処理を用いることができる。焼成又はメカノケミカル法により活物質用材料を処理することにより、空間群P63/mmc、Fm-3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を得ることができる。 As a method for producing the negative electrode active material, for example, a material containing a transition metal element and bismuth can be fired or treated by a mechanochemical method. By treating the active material material by calcination or mechanochemical method, an alloy having a crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma can be obtained.

上記焼成処理は、通常、不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下にて行われる。焼成温度の下限としては、600℃が好ましく、700℃がより好ましい。上記焼成温度を上記範囲とすることで、焼成が十分に進行し、不純物の少ない合金を合成することができる。一方、上記焼成温度の上限は、1200℃が好ましく、1000℃がより好ましい。上記焼成温度を上記範囲とすることで、合金粉末の過度な粒子成長を抑制することができ、適切な粒子径とすることができる。なお、焼成処理後、焼成物を粉砕する粉砕処理を行ってもよい。 The firing treatment is usually performed in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere. The lower limit of the firing temperature is preferably 600 ° C, more preferably 700 ° C. By setting the firing temperature within the above range, firing can proceed sufficiently and an alloy with few impurities can be synthesized. On the other hand, the upper limit of the firing temperature is preferably 1200 ° C, more preferably 1000 ° C. By setting the firing temperature in the above range, excessive particle growth of the alloy powder can be suppressed, and an appropriate particle size can be obtained. After the firing treatment, a crushing treatment for crushing the fired product may be performed.

メカノケミカル法(メカノケミカル処理などともいう)とは、メカノケミカル反応を利用した合成法をいう。メカノケミカル反応とは、固体物質の破砕過程での摩擦、圧縮等の機械エネルギーにより局部的に生じる高いエネルギーを利用する結晶化反応、固溶反応、相転移反応等の化学反応をいう。メカノケミカル法を行う装置としては、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミルなどの粉砕・分散機が挙げられる。これらの中でもボールミルが好ましい。 The mechanochemical method (also referred to as mechanochemical treatment) is a synthetic method using a mechanochemical reaction. The mechanochemical reaction refers to a chemical reaction such as a crystallization reaction, a solid solution reaction, or a phase transition reaction that utilizes high energy locally generated by mechanical energy such as friction and compression in the crushing process of a solid substance. Examples of devices that perform the mechanochemical method include crushers / dispersers such as ball mills, bead mills, vibration mills, turbo mills, mechanofusions, and disc mills. Of these, a ball mill is preferable.

上記注入は、公知の方法により行うことができる。注入後、注入口を封止することにより非水電解質二次電池を得ることができる。上記製造方法によって得られる非水電解質二次電池を構成する各要素についての詳細は上述したとおりである。 The above injection can be performed by a known method. After the injection, a non-aqueous electrolyte secondary battery can be obtained by sealing the injection port. The details of each element constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the above manufacturing method are as described above.

<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、非水電解質蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の蓄電素子であってもよい。その他の蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modifications and improvements in addition to the above embodiment. For example, although the embodiment in which the non-aqueous electrolyte power storage element is a non-water electrolyte secondary battery has been mainly described, other power storage elements may be used. Examples of other power storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like.

図1に、本発明に係る非水電解質蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質二次電池1の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図1に示す非水電解質二次電池1は、電極体2が電池容器3に収納されている。電極体2は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード4’を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。また、電池容器3内に、非水電解質が注入されている。 FIG. 1 shows a schematic view of a rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery 1 which is an embodiment of the non-aqueous electrolyte power storage element according to the present invention. The figure is a perspective view of the inside of the container. In the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 shown in FIG. 1, the electrode body 2 is housed in the battery container 3. The electrode body 2 is formed by winding a positive electrode having a positive electrode active material and a negative electrode having a negative electrode active material via a separator. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 4', and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 5'. Further, a non-aqueous electrolyte is injected into the battery container 3.

本発明に係る非水電解質蓄電素子の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池(矩形状の電池)、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の非水電解質蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図2に示す。図2において、蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の非水電解質二次電池1を備えている。上記蓄電装置30は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。 The configuration of the non-aqueous electrolyte power storage element according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery (rectangular battery), and a flat battery. The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above-mentioned non-aqueous electrolyte power storage elements. An embodiment of the power storage device is shown in FIG. In FIG. 2, the power storage device 30 includes a plurality of power storage units 20. Each power storage unit 20 includes a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries 1. The power storage device 30 can be mounted as a power source for an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV), or the like.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

<負極活物質の作成>
[実施例1]
Bi(高純度化学社製)、NiO(高純度化学社製)及び還元剤としてのCをモル比Bi:NiO:C=2:4:5となるように秤取して混合した後、窒素雰囲気下で、10時間で常温から800℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然冷却した。
実施例1の反応式は下記の通りである。
2Bi+4NiO+5C→4NiBi+5CO
焼成後、メノウ乳鉢で10分程度粉砕し、組成式NiBiで表されるニッケルビスマス合金を含有する実施例1の負極活物質を作製した。
<Creation of negative electrode active material>
[Example 1]
Bi 2 O 3 (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.), NiO (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.) and C as a reducing agent are weighed so as to have a molar ratio of Bi 2 O 3 : NiO: C = 2: 4: 5. After mixing, the temperature was raised from room temperature to 800 ° C. in a nitrogen atmosphere for 10 hours, maintained at this temperature for 4 hours, and then naturally cooled to room temperature.
The reaction formula of Example 1 is as follows.
2Bi 2O 3 + 4NiO + 5C → 4NiBi + 5CO 2
After firing, it was pulverized in an agate mortar for about 10 minutes to prepare a negative electrode active material of Example 1 containing a nickel bismuth alloy represented by the composition formula NiBi.

[比較例1]
Bi(高純度化学社製)及び還元剤としてのCをモル比Bi:C=2:3となるように秤取して混合した後、窒素雰囲気下で、10時間で常温から600℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然冷却した。
比較例1の反応式は下記の通りである。
2Bi+3C→4Bi+3CO
焼成後、メノウ乳鉢で10分程度粉砕し、組成式Biで表されるビスマス金属を含有する比較例1の負極活物質を作製した。
[Comparative Example 1]
Bi 2 O 3 (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.) and C as a reducing agent were weighed and mixed so as to have a molar ratio of Bi 2 O 3 : C = 2: 3, and then mixed in a nitrogen atmosphere for 10 hours. The temperature was raised from room temperature to 600 ° C., maintained at this temperature for 4 hours, and then naturally cooled to room temperature.
The reaction formula of Comparative Example 1 is as follows.
2Bi 2 O 3 + 3C → 4Bi + 3CO 2
After firing, it was pulverized in an agate mortar for about 10 minutes to prepare a negative electrode active material of Comparative Example 1 containing a bismuth metal represented by the composition formula Bi.

[実施例2]
Ni(ニラコ社製)及び実施例1で合成したNiBiを、Ni:NiBiのモル比が1:1となるように秤取した。これらを直径5mmのタングステンカーバイド製ボールが250g(約250個)入った内容積80mLのタングステンカーバイド製ポットに投入し、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数400rpmで10分混合した後に5分間の休止を入れる操作を計12回繰り返した。
実施例2の反応式は下記の通りである。
Ni+NiBi→NiBi
このようにして、組成式NiBiで表されるニッケルビスマス合金を含有する実施例2の負極活物質を作製した。
[Example 2]
Ni (manufactured by Niraco Co., Ltd.) and NiBi synthesized in Example 1 were weighed so that the molar ratio of Ni: NiBi was 1: 1. These were placed in a tungsten carbide pot having an internal volume of 80 mL and containing 250 g (about 250) of tungsten carbide balls having a diameter of 5 mm, and covered in a glove box maintaining an argon atmosphere. This was set in a planetary ball mill (“pulveristte 5” manufactured by FRITSCH), and the operation of mixing for 10 minutes at a revolution speed of 400 rpm and then putting a rest for 5 minutes was repeated 12 times in total.
The reaction formula of Example 2 is as follows.
Ni + NiBi → Ni 2Bi
In this way, the negative electrode active material of Example 2 containing the nickel bismuth alloy represented by the composition formula Ni 2 Bi was produced.

[実施例3~実施例9]
下記表1に示される出発物質を下記表1に示されるそれぞれのモル比となるように秤取した。次に、遊星型ボールミルを用いて実施例2と同様の操作を行った。このようにして、下記表1に示される組成式で表される合金を含有する実施例3~実施例9の負極活物質を作製した。
実施例3~実施例9の反応式は下記の通りである。
(実施例3)
3Ni+NiBi→NiBi
(実施例4)
4Ni+Bi→NiBi
(実施例5)
4Ni+NiBi→NiBi
(実施例6)
5Ni+NiBi→NiBi
(実施例7)
6Ni+NiBi→NiBi
(実施例8)
7Ni+NiBi→NiBi
(実施例9)
8Ni+NiBi→NiBi
[Examples 3 to 9]
The starting materials shown in Table 1 below were weighed to the respective molar ratios shown in Table 1 below. Next, the same operation as in Example 2 was performed using a planetary ball mill. In this way, the negative electrode active materials of Examples 3 to 9 containing the alloy represented by the composition formula shown in Table 1 below were prepared.
The reaction formulas of Examples 3 to 9 are as follows.
(Example 3)
3Ni + NiBi → Ni 4Bi
(Example 4)
4Ni + Bi → Ni 4 Bi
(Example 5)
4Ni + NiBi → Ni 5Bi
(Example 6)
5Ni + NiBi → Ni 6Bi
(Example 7)
6Ni + NiBi → Ni 7 Bi
(Example 8)
7Ni + NiBi → Ni 8Bi
(Example 9)
8Ni + NiBi → Ni 9Bi

[実施例10]
Bi(高純度化学社製)、NiO(高純度化学社製)及び還元剤としてのCをモル比Bi:NiO:C=6:4:11となるように秤取して混合した後、窒素雰囲気下で、10時間で常温から800℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然冷却した。
実施例10の反応式は下記の通りである。
6Bi+4NiO+11C→4NiBi+11CO
焼成後、メノウ乳鉢で10分程度粉砕し、組成式NiBiで表されるニッケルビスマス合金を含有する実施例10の負極活物質を作製した。
[比較例2]
Bi(高純度化学社製)、CuO(高純度化学社製)及び還元剤としてのCをモル比Bi:CuO:C=2:4:5となるように秤取して混合した後、窒素雰囲気下で、10時間で常温から600℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然冷却した。これを直径5mmのタングステンカーバイド製ボールが250g(約250個入った内容積80mLのタングステンカーバイド製ポットに投入し、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数400rpmで10分混合した後に5分間の休止を入れる操作を計12回繰り返した。
比較例2の反応式は下記の通りである。
2Bi+4CuO+5C→4Bi+4Cu+5CO
Bi+Cu→CuBi
組成式CuBiで表される銅ビスマス合金を含有する比較例2の負極活物質を作製した。
[Example 10]
Bi 2 O 3 (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.), NiO (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.) and C as a reducing agent are weighed so as to have a molar ratio of Bi 2 O 3 : NiO: C = 6: 4: 11. After mixing, the temperature was raised from room temperature to 800 ° C. in a nitrogen atmosphere for 10 hours, maintained at this temperature for 4 hours, and then naturally cooled to room temperature.
The reaction formula of Example 10 is as follows.
6Bi 2 O 3 + 4NiO + 11C → 4NiBi 3 + 11CO 2
After firing, it was pulverized in an agate mortar for about 10 minutes to prepare a negative electrode active material of Example 10 containing a nickel bismuth alloy represented by the composition formula NiBi 3 .
[Comparative Example 2]
Bi 2 O 3 (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.), CuO (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd.) and C as a reducing agent are weighed so as to have a molar ratio of Bi 2 O 3 : CuO: C = 2: 4: 5. After mixing, the temperature was raised from room temperature to 600 ° C. in 10 hours under a nitrogen atmosphere, maintained at this temperature for 4 hours, and then naturally cooled to room temperature. 250 g of tungsten carbide balls with a diameter of 5 mm (about 250 pieces were placed in a tungsten carbide pot with an internal volume of 80 mL and covered in a glove box that maintained an argon atmosphere. This was placed in a planetary ball mill (FRITSCH). The operation was repeated 12 times in total, in which the mixture was set in "pulveristte 5"), mixed at a revolution speed of 400 rpm for 10 minutes, and then paused for 5 minutes.
The reaction formula of Comparative Example 2 is as follows.
2Bi 2O 3 + 4CuO + 5C → 4Bi + 4Cu + 5CO 2
Bi + Cu → CuBi
A negative electrode active material of Comparative Example 2 containing a copper bismuth alloy represented by the composition formula CuBi was prepared.

Figure 0007010099000001
Figure 0007010099000001

[合金の解析]
実施例1~実施例10及び比較例1~比較例2のニッケルビスマス合金、ビスマス及び銅ビスマス合金について、以下の方法にて解析を行った。X線回折装置(Rigaku社の「MiniFlexII」)を用いて粉末X線回折測定を行った。線源はCuKα線、管電圧は30kV、管電流は15mAとし、回折X線は厚み30μmのKβフィルターを通し高速一次元検出器(Rigaku社のD/teX Ultra2)にて検出した。サンプリング幅は0.01°、スキャンスピードは5°/min、発散スリット幅は0.625°、受光スリット幅は13mm(OPEN)、散乱スリット幅は8mmとした。実施例2~実施例3及び実施例5~実施例9の合金について、得られたX線回折図を図3に示す。そして、得られたX線回折データについて、上記「PDXL」プログラムを用いてプロファイルフィッティングを実施した。また、実施例1~実施例10及び比較例1~比較例2について、上記の方法でピークの半値幅及び合金の結晶子サイズを算出した。上記プロファイルフィッティングによって得られた各合金の結晶構造が帰属する空間群、格子定数、ピークの位置及び半値幅、結晶子サイズ、並びに遷移金属元素と、ビスマスとの合計含有量に対する上記遷移金属元素の含有量の割合を下記表2に示す。
[Alloy analysis]
The nickel bismuth alloys, bismuth and copper bismuth alloys of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 2 were analyzed by the following methods. Powder X-ray diffraction measurement was performed using an X-ray diffractometer (“MiniFlexII” manufactured by Rigaku). The radiation source was CuKα ray, the tube voltage was 30 kV, the tube current was 15 mA, and the diffracted X-ray was detected by a high-speed one-dimensional detector (D / teX Ultra2 manufactured by Rigaku) through a Kβ filter having a thickness of 30 μm. The sampling width was 0.01 °, the scan speed was 5 ° / min, the divergent slit width was 0.625 °, the light receiving slit width was 13 mm (OPEN), and the scattering slit width was 8 mm. The X-ray diffraction patterns obtained for the alloys of Examples 2 to 3 and Examples 5 to 9 are shown in FIG. Then, profile fitting was performed on the obtained X-ray diffraction data using the above-mentioned "PDXL" program. Further, for Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 2, the half width of the peak and the crystallite size of the alloy were calculated by the above method. The space group to which the crystal structure of each alloy obtained by the profile fitting belongs, the lattice constant, the peak position and half-value width, the crystallite size, and the transition metal element with respect to the total content of the transition metal element and bismuth. The content ratios are shown in Table 2 below.

<二次電池(試験電池)の作製>
実施例1~実施例10及び比較例1~比較例2で得られた各合金を負極活物質として用い、以下の要領で二次電池を作製した。合成した各合金の粉末とアセチレンブラック(AB)とを質量比65:20でそれぞれ秤取し、メノウ乳鉢にて5分間混合した。この混合粉体、PVDF及びNMPを所定のプラスチック容器に入れ、撹拌脱泡装置(シンキー社の「あわとり練太郎」)にセットし、2000rpmで十分に混練することで、N-メチルピロリドン(NMP)を分散媒とするスラリーを調整した。スラリー中の負極活物質、AB及びPVDFの質量比は65:20:15である。このスラリーを厚さ20μmの銅箔基材の片面に塗布した。これを80℃のホットプレート上で60分乾燥して分散媒を蒸発させた後、ロールプレスを行うことで負極合剤層を形成し、負極を得た。
<Manufacturing of secondary battery (test battery)>
Using the alloys obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 2 as the negative electrode active material, a secondary battery was produced in the following manner. The powder of each of the synthesized alloys and acetylene black (AB) were weighed at a mass ratio of 65:20, and mixed in an agate mortar for 5 minutes. Put this mixed powder, PVDF and NMP in a predetermined plastic container, set it in a stirring defoaming device (Shinky's "Awatori Kentarou"), and knead it sufficiently at 2000 rpm to obtain N-methylpyrrolidone (NMP). ) Was used as a dispersion medium to prepare a slurry. The mass ratio of the negative electrode active material, AB and PVDF in the slurry is 65:20:15. This slurry was applied to one side of a copper foil substrate having a thickness of 20 μm. This was dried on a hot plate at 80 ° C. for 60 minutes to evaporate the dispersion medium, and then a roll press was performed to form a negative electrode mixture layer to obtain a negative electrode.

上記負極を作用極として試験電池を組立て、負極としての挙動を評価した。単独挙動を正確に観察する目的のため、対極には金属リチウムをニッケル箔基材に密着させたものを用いた。ここで、試験電池の容量が対極によって制限されないように、十分な量の金属リチウムを配置した。電解質として、エチレンカーボネート(EC):エチルメチルカーボネート(EMC):ジメチルカーボネート(DMC)が体積比6:7:7である混合溶媒に濃度が1mol/LとなるようにLiPFを溶解させた溶液を用いた。セパレータとして、ポリアクリレートで表面改質したポリプロピレン製の微孔膜を用いた。外装体には、ポリエチレンテレフタレート(厚さ15μm)/アルミニウム箔(厚さ50μm)/金属接着性ポリプロピレンフィルム(厚さ50μm)からなる金属樹脂複合フィルムを用い、作用極(負極)端子及び対極端子の開放端部が外部露出するように電極を収納した。次いで、上記金属樹脂複合フィルムの内面同士が向かい合った融着代を注液孔となる部分を除いて気密封止し、上記電解液を注液後、注液孔を封止した。 A test battery was assembled with the negative electrode as the working electrode, and the behavior as the negative electrode was evaluated. For the purpose of accurately observing the single behavior, a metal lithium was used as the counter electrode in close contact with the nickel foil base material. Here, a sufficient amount of metallic lithium was arranged so that the capacity of the test battery was not limited by the counter electrode. As an electrolyte, a solution in which LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent having an ethylene carbonate (EC): ethylmethyl carbonate (EMC): dimethyl carbonate (DMC) volume ratio of 6: 7: 7 so as to have a concentration of 1 mol / L. Was used. As a separator, a polypropylene micropore membrane surface-modified with polyacrylate was used. A metal resin composite film made of polyethylene terephthalate (thickness 15 μm) / aluminum foil (thickness 50 μm) / metal-adhesive polypropylene film (thickness 50 μm) is used for the exterior body, and the working electrode (negative electrode) terminal and counter electrode terminal are used. The electrodes were housed so that the open end was exposed to the outside. Next, the fusion allowance in which the inner surfaces of the metal resin composite film faced each other was hermetically sealed except for the portion to be the injection hole, the electrolytic solution was injected, and then the injection hole was sealed.

<評価>
[充放電試験(0.0-2.0V)]
得られた二次電池を25℃に設定した恒温槽内で充放電した。充電は定電流定電圧(CCCV)充電とし、充電下限電位は0.0V(vs.Li/Li)、充電終止条件は、充電下限電位に到達してから3時間を経過した時点とした。放電は定電流(CC)放電とし、放電終止電位は2.0V(vs.Li/Li)とした。充電及び放電の定電流値は、負極が含有する負極活物質の質量に対して50mA/gとした。各サイクルにおいて、充電後及び放電後に10分間の休止時間を設定した。このサイクルを実施例1、実施例10、比較例1及び比較例2については8サイクル、実施例2~9については45サイクル実施した。
<Evaluation>
[Charging / discharging test (0.0-2.0V)]
The obtained secondary battery was charged and discharged in a constant temperature bath set at 25 ° C. Charging was constant current constant voltage (CCCV) charging, the lower limit potential of charging was 0.0 V (vs. Li / Li + ), and the charging termination condition was the time when 3 hours had passed after reaching the lower limit potential of charging. The discharge was a constant current (CC) discharge, and the discharge end potential was 2.0 V (vs. Li / Li + ). The constant current values for charging and discharging were set to 50 mA / g with respect to the mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode. In each cycle, a rest period of 10 minutes was set after charging and discharging. This cycle was carried out for 8 cycles for Example 1, Example 10, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and 45 cycles for Examples 2 to 9.

この充放電サイクル試験における2サイクル後の放電容量に対する6サイクル後の放電容量、2サイクル後の放電容量に対する8サイクル後の放電容量、及び2サイクル後の放電容量に対する45サイクル後の放電容量の比を充放電サイクルにおける容量維持率(%)として表2に示す。 The ratio of the discharge capacity after 6 cycles to the discharge capacity after 2 cycles in this charge / discharge cycle test, the discharge capacity after 8 cycles to the discharge capacity after 2 cycles, and the discharge capacity after 45 cycles to the discharge capacity after 2 cycles. Is shown in Table 2 as the capacity retention rate (%) in the charge / discharge cycle.

[放電時における0.7-0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと放電時における0.0-2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)]
上記充放電試験の2サイクル目の放電における0.7-0.9V(vs.Li/Li)の放電容量、及び2サイクル目の放電における0.0-2.0V(vs.Li/Li)の放電容量をそれぞれ算出した。
上記実施例及び比較例に係る作用極(負極)は、アセチレンブラック(AB)を含有している。従って、観測される充放電挙動はABの寄与分を含むため、その寄与分を考慮する必要がある。そこで、ニッケルビスマス合金に代えて電気化学的に不活性なAlを用いたこと以外は実施例1と同様の手順で試験電池(以下、「AB電池」という。)を作製し、同様の条件にて充放電試験を行った。AB電池における2サイクル目の放電時における0.7-0.9V(vs.Li/Li)の電気量は、Al質量当たり5mAh/gであり、0.0-2.0V(vs.Li/Li)の電気量は、Al質量当たり72mAh/gであった。上記した、放電における0.7-0.9V(vs.Li/Li)の放電容量、及び2サイクル目の放電における0.0-2.0V(vs.Li/Li)の放電容量から、ABの寄与分であるAB電池のAl質量当たりの放電容量を差し引いた値を、ABの寄与を除いた放電容量として求め、それぞれ電気量A及び電気量Bとした。電気量Aを電気量Bで除することにより、比(A/B)を算出した。放電時における0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量A、放電時における0.0-2.0V(vs.Li/Li)の電気量B及び比(A/B)を表2に示す。
[Ratio of the electric energy A of 0.7-0.9V (vs.Li / Li + ) at the time of discharge and the electric energy B of 0.0-2.0V (vs.Li / Li + ) at the time of discharge (A) / B)]
The discharge capacity of 0.7-0.9V (vs. Li / Li + ) in the second cycle discharge of the above charge / discharge test, and 0.0-2.0 V (vs. Li / Li +) in the second cycle discharge. The discharge capacity of + ) was calculated respectively.
The working electrode (negative electrode) according to the above Examples and Comparative Examples contains acetylene black (AB). Therefore, since the observed charge / discharge behavior includes the contribution of AB, it is necessary to consider the contribution. Therefore, a test battery (hereinafter referred to as “AB battery”) was produced by the same procedure as in Example 1 except that the electrochemically inert Al 2 O 3 was used instead of the nickel bismuth alloy. The charge / discharge test was performed under the conditions of. The amount of electricity of 0.7-0.9V (vs. Li / Li + ) at the time of discharging in the second cycle in the AB battery is 5mAh / g per 3 mass of Al2O, and 0.0-2.0V ( The amount of electricity of vs. Li / Li + ) was 72 mAh / g per 3 mass of Al2O . From the above-mentioned discharge capacity of 0.7-0.9V (vs.Li / Li + ) in the discharge and 0.0-2.0V (vs.Li / Li + ) in the second cycle discharge. , The value obtained by subtracting the discharge capacity per 3 mass of Al 2 O of the AB battery, which is the contribution of AB, was obtained as the discharge capacity excluding the contribution of AB, and was taken as the amount of electricity A and the amount of electricity B, respectively. The ratio (A / B) was calculated by dividing the amount of electricity A by the amount of electricity B. The amount of electricity A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) at the time of discharge, the amount of electricity B and the ratio (A /) of 0.0-2.0 V (vs. Li / Li + ) at the time of discharge. B) is shown in Table 2.

Figure 0007010099000002
Figure 0007010099000002

表2に示されるように、遷移金属元素Niと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm-3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する実施例1~実施例10の負極活物質を含有する二次電池は、負極活物質が空間群R-3mに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する比較例1~比較例2の負極活物質を含有する負極を備える二次電池と比べて充放電サイクルにおける容量維持率が優れていた。また、負極活物質が、遷移金属元素Niと、ビスマスとを含み、結晶質であり、放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における0.0-2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下の合金を含有する実施例5~実施例9の二次電池は、充放電サイクルにおける容量維持率が特に優れていた。 As shown in Table 2, Examples 1 to 10 contain an alloy containing the transition metal element Ni and bismuth and having a crystal structure attributable to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma. The secondary battery containing the negative electrode active material of is provided with a negative electrode containing the negative electrode active material of Comparative Examples 1 and 2 containing an alloy having a crystal structure in which the negative electrode active material can be attributed to the space group R-3m. The capacity retention rate in the charge / discharge cycle was superior to that of the secondary battery. Further, the negative electrode active material contains the transition metal element Ni and bismuth, is crystalline, and has an electric amount A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the above alloy at the time of discharge. And the secondary of Examples 5 to 9 containing an alloy having an electric quantity B ratio (A / B) of 0.0-2.0 V (vs. Li / Li + ) at the time of discharge of 60% or less. The battery had a particularly excellent capacity retention rate in the charge / discharge cycle.

[充放電サイクル試験後の粉末X線回折測定]
実施例1及び実施例9の各合金を用いた二次電池について、10サイクルの充放電試験後に、負極合剤の粉末X線回折測定を行った。実施例1に係る二次電池から負極を取り出してDMCで洗浄し、乾燥した後、負極合剤層を銅箔基材から剥離した。剥離した負極合剤層を、アルゴン雰囲気を維持するための専用の装置(汎用雰囲気セパレータ)(Rigaku社製)に設置し、スキャンスピードを2°/minとしたこと以外は、上記[合金の解析]と同様にして、粉末X線回折測定を行った。実施例9に係る二次電池から負極を取り出してDMCで洗浄し、乾燥した後、負極合剤層を銅箔基材から剥離した。剥離した負極合剤層を、ガラスホルダーに設置し、スキャンスピードを2°/minとしたこと以外は、上記[合金の解析]と同様にして、粉末X線回折測定を行った。実施例1の充放電試験前及び10サイクル後のX線回折図を図4に示し、実施例9の充放電試験前及び10サイクル後のX線回折図を図5に示す。
[Powder X-ray diffraction measurement after charge / discharge cycle test]
For the secondary batteries using the alloys of Examples 1 and 9, powder X-ray diffraction measurement of the negative electrode mixture was performed after 10 cycles of charge / discharge tests. The negative electrode was taken out from the secondary battery according to Example 1, washed with DMC, dried, and then the negative electrode mixture layer was peeled off from the copper foil substrate. The above [Alloy analysis] except that the peeled negative electrode mixture layer was installed in a dedicated device (general-purpose atmosphere separator) (manufactured by Rigaku) for maintaining the argon atmosphere and the scan speed was set to 2 ° / min. ], The powder X-ray diffraction measurement was performed. The negative electrode was taken out from the secondary battery according to Example 9, washed with DMC, dried, and then the negative electrode mixture layer was peeled off from the copper foil substrate. The powder X-ray diffraction measurement was performed in the same manner as in the above [Alloy analysis] except that the peeled negative electrode mixture layer was placed in a glass holder and the scan speed was set to 2 ° / min. The X-ray diffraction pattern before the charge / discharge test of Example 1 and after 10 cycles is shown in FIG. 4, and the X-ray diffraction pattern before the charge / discharge test of Example 9 and after 10 cycles is shown in FIG.

粉末X線回折測定の結果から、実施例1及び実施例9のいずれの合金においても、充放電試験後に結晶構造が維持されることがわかった。負極活物質が遷移金属元素Niと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc、Fm-3m、又はPnmaに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する実施例の二次電池は、充放電試験後にも結晶構造が維持されることによって、負極活物質が空間群R-3mに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有する比較例の二次電池と比べて充放電サイクルにおける容量維持率が優れるものと推測される。 From the results of the powder X-ray diffraction measurement, it was found that the crystal structure was maintained after the charge / discharge test in both the alloys of Example 1 and Example 9. The secondary battery of the example in which the negative electrode active material contains the transition metal element Ni and bismuth and contains an alloy having a crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc, Fm-3m, or Pnma is a charge / discharge test. Since the crystal structure is maintained even after that, the capacity retention rate in the charge / discharge cycle is superior to that of the secondary battery of the comparative example containing the alloy having the crystal structure in which the negative electrode active material can be attributed to the space group R-3m. It is presumed to be.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などの電源として使用される非水電解質蓄電素子、及びこれに備わる電極、負極活物質などに適用できる。 The present invention can be applied to electronic devices such as personal computers and communication terminals, non-aqueous electrolyte power storage elements used as power sources for automobiles, electrodes provided therein, negative electrode active materials and the like.

1 非水電解質二次電池
2 電極体
3 電池容器
4 正極端子
4’ 正極リード
5 負極端子
5’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 Non-aqueous electrolyte secondary battery 2 Electrode body 3 Battery container 4 Positive terminal 4'Positive lead 5 Negative terminal 5'Negative lead 20 Power storage unit 30 Power storage device

Claims (9)

遷移金属元素と、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc又はFm-3mに帰属可能な結晶構造を有する合金を含有し、
上記遷移金属元素が、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金及び金を除く周期表の第3族~第11族の元素である負極活物質。
It contains an alloy containing a transition metal element and bismuth and having a crystal structure that can be attributed to the space group P63 / mmc or Fm-3 m .
A negative electrode active material in which the transition metal element is an element of Group 3 to Group 11 of the periodic table excluding rhodium, palladium, silver, iridium, platinum and gold .
上記遷移金属元素がニッケルである請求項1の負極活物質。 The negative electrode active material according to claim 1 , wherein the transition metal element is nickel. 上記合金の上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で1:1~9:1である請求項の負極活物質。 The negative electrode active material according to claim 2 , wherein the content ratio of the nickel and the bismuth of the alloy is 1: 1 to 9: 1 in atomic ratio. 上記結晶構造が空間群P63/mmcに帰属可能であり、
格子定数が3.9Å≦a≦4.3Å、5.1Å≦c≦5.6Åである請求項1から請求項のいずれか1項の負極活物質。
The above crystal structure can be attributed to the space group P63 / mmc.
The negative electrode active material according to any one of claims 1 to 3 , wherein the lattice constant is 3.9 Å ≤ a ≤ 4.3 Å, 5.1 Å ≤ c ≤ 5.6 Å.
上記結晶構造が空間群Fm-3mに帰属可能であり、
格子定数が3.4Å≦a≦3.8Åである請求項1から請求項のいずれか1項の負極活物質。
The above crystal structure can be attributed to the space group Fm-3m.
The negative electrode active material according to any one of claims 1 to 3 , wherein the lattice constant is 3.4 Å ≤ a ≤ 3.8 Å.
遷移金属元素と、ビスマスとを含み、結晶質である合金であって、放電時における上記合金に由来する0.7~0.9V(vs.Li/Li)の電気量Aと、放電時における上記合金に由来する0.0~2.0V(vs.Li/Li)の電気量Bの比(A/B)が60%以下である合金を含有し、
上記遷移金属元素が、ロジウム、パラジウム、銀、イリジウム、白金及び金を除く周期表の第3族~第11族の元素であり、
上記合金の上記遷移金属元素と上記ビスマスとの含有割合が、上記ビスマスに対する上記遷移金属の原子比で5以上である負極活物質。
An alloy containing a transition metal element and bismuth, which is crystalline, and has an electric amount A of 0.7 to 0.9 V (vs. Li / Li + ) derived from the above alloy at the time of discharge and an electric amount A at the time of discharge. Contains an alloy in which the ratio (A / B) of the electric amount B of 0.0 to 2.0 V (vs. Li / Li + ) derived from the above alloy is 60% or less .
The transition metal elements are Group 3 to Group 11 elements of the periodic table excluding rhodium, palladium, silver, iridium, platinum and gold.
A negative electrode active material in which the content ratio of the transition metal element and the bismuth of the alloy is 5 or more in terms of the atomic ratio of the transition metal to the bismuth .
ニッケルと、ビスマスとを含み、空間群P63/mmc又は空間群Fm-3mに帰属可能であり、上記ニッケルと上記ビスマスとの含有割合が原子比で2:1~9:1である合金を含有する負極活物質It contains an alloy containing nickel and bismuth, which can be assigned to the space group P63 / mmc or the space group Fm-3m, and the content ratio of the nickel and the bismuth is 2: 1 to 9: 1 in atomic ratio. Negative active material . 請求項1から請求項7のいずれか1項の負極活物質を含有する負極。 A negative electrode containing the negative electrode active material according to any one of claims 1 to 7. 請求項8に記載の負極を備える非水電解質蓄電素子。 The non-aqueous electrolyte power storage element comprising the negative electrode according to claim 8.
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