活性物质及其制造方法和电极及二次电池与流程

1.本技术涉及活性物质及其制造方法和电极及二次电池。


背景技术：

2.移动电话等多种电子设备正在普及。因此，作为小型且轻量并且可以得到高能量密度的电源，二次电池的开发正在进行。该二次电池具备电极(正极以及负极)以及电解液，该电极包含参与电极反应的活性物质。二次电池的结构会对电池特性造成影响，因此关于该二次电池的结构进行了各种研究。
3.具体而言，通过加热二氧化硅而产生氧化硅气体，并且使该氧化硅气体凝结，由此得到氧化硅(sio
x
)的粉末(例如，参照专利文献1、2。)。为了改善使用了氧化硅作为负极活性物质的二次电池的循环特性等，在该氧化硅中添加了不同元素(例如，参照专利文献3、4。)。为了得到高容量用途的负极活性物质，使用了辉石硅酸化合物，并且采用了使用了还原性气体的氧化锡(sno
x
)的加热还原物(例如，参照专利文献5、6。)。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开昭63-103815号公报
7.专利文献2：日本特开2007-290890号公报
8.专利文献3：日本特开2011-192453号公报
9.专利文献4：国际公开第2019/031518号小册子
10.专利文献5：国际公开第2014/050086号小册子
11.专利文献6：日本特开2014-232680号公报


技术实现要素：

12.为了改善二次电池的电池特性进行了各种研究，但由于其二次电池的充放电特性还不充分，因此还有改善的余地。
13.因此，期望能够得到优异的充放电特性的活性物质及其制造方法和电极及二次电池。
14.本技术的一个实施方式的活性物质包含以下元素作为构成元素：锂；硅；氧；第一元素，包含硼以及磷中的至少一方；第二元素，包含碱金属元素(不包括锂。)、过渡元素以及主族元素(不包括锂、硅、氧、硼、磷、碱金属元素以及碱土类金属元素。)中的至少一种；以及第三元素，包含碱土类金属元素。硅在除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素中的含量为60原子％以上且98原子％以下，第一元素在该全部构成元素中的含量为1原子％以上且15原子％以下，第二元素在该全部构成元素中的含量为1原子％以上且34原子％以下，第三元素在该全部构成元素中的含量为0原子％以上且6原子％以下。在使用x射线光电子分光法(xps：x-ray photoelectron spectroscopy)测定的si2p的xps光谱(横轴为结合能(ev)，纵轴为光谱强度)中，检测出在结合能为100ev以上且102ev以下的范围内具有顶点的第一峰。
在使用拉曼光谱法测定的拉曼光谱(横轴为拉曼位移(cm-1
)，纵轴为光谱强度)中，检测出在拉曼位移为600cm-1
以上且640cm-1
以下的范围内具有顶点的第二峰。
15.本技术的一个实施方式的活性物质的制造方法，准备硅酸玻璃，硅酸玻璃包含以下元素作为构成元素：硅；氧；第一元素，包含硼以及磷中的至少一方；第二元素，包含碱金属元素(不包括锂。)、过渡元素以及主族元素(不包括锂、硅、氧、硼、磷、碱金属元素以及碱土类金属元素。)中的至少一种；以及第三元素，包含碱土类金属元素，通过将该硅酸玻璃与碳源混合，制成硅酸玻璃与碳源的混合物，通过加热该混合物，形成含有硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素的活性物质前体，通过对该活性物质前体电化学性、化学性或热地添加锂，制造含有锂、硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素的活性物质。硅在该活性物质(除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素)中的含量为60原子％以上且98原子％以下，第一元素在该活性物质中的含量为1原子％以上且15原子％以下，第二元素在该活性物质中的含量为1原子％以上且34原子％以下，第三元素在该活性物质中的含量为0原子％以上且6原子％以下。
16.本技术的一个实施方式的电极包含活性物质，该活性物质具有与上述的本技术的一个实施方式的活性物质的结构同样的结构。
17.本技术的一个实施方式的二次电池具备：正极；负极，包含活性物质；以及电解液，该活性物质具有与上述的本技术的一个实施方式的活性物质的结构同样的结构。
18.根据本技术的一个实施方式的活性物质、电极或二次电池，该活性物质包含锂、硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素，同时各构成元素的含量满足上述的条件。另外，在活性物质中，在使用x射线光电子分光法测定的si2p的xps光谱中检测出第一峰，并且在使用拉曼光谱法测定的拉曼光谱中检测出第二峰。因此，能够得到优异的充放电特性。
19.根据本技术的一个实施方式的活性物质的制造方法，将包含硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素的硅酸玻璃与碳源混合，加热该硅酸玻璃与碳源的混合物而形成活性物质前体，通过对该活性物质前体电化学性、化学性或热地添加锂，制造活性物质，该活性物质中的各构成元素的含量满足上述的条件。因此，能够得到具有优异的充放电特性的活性物质。
20.需要说明的是，本技术的效果不一定限定于在此说明的效果，并且可以是与后述的本技术相关联的一系列效果中的任何效果。
附图说明
21.图1是表示本技术的一个实施方式的活性物质的结构的截面图。
22.图2是使用了xps的活性物质的分析结果(si2p的xps光谱)的一例。
23.图3是使用了拉曼光谱法的活性物质的分析结果(拉曼光谱)的一例。
24.图4是用于说明本技术的一个实施方式的活性物质的制造方法的流程图。
25.图5是表示本技术的一个实施方式的电极以及二次电池(层压膜型)的结构的立体图。
26.图6是表示图5所示的电池元件的结构的截面图。
27.图7是表示图6所示的正极以及负极各自的结构的俯视图。
28.图8是表示二次电池的应用例的结构的框图。
29.图9是表示试验用的二次电池(硬币型)的结构的截面图。
具体实施方式
30.以下，参照附图对本技术的一个实施方式进行详细说明。需要说明的是，说明的顺序如下所述。
31.1.活性物质(活性物质的制造方法)
32.1-1.结构
33.1-2.物性
34.1-3.制造方法
35.1-4.作用以及效果
36.2.电极以及二次电池
37.2-1.结构
38.2-2.动作
39.2-3.制造方法
40.2-4.作用以及效果
41.3.变形例
42.4.二次电池的用途
43.＜1.活性物质(活性物质的制造方法)＞
44.首先，关于本技术的一个实施方式的活性物质进行说明。需要说明的是，由于本技术的一个实施方式的活性物质的制造方法是在此说明的制造活性物质的方法，因此关于该活性物质的制造方法以下一并说明。
45.该活性物质是参与电极反应的物质。更具体而言，活性物质是能够嵌入脱嵌电极反应物质的材料，并且在利用电极反应进行工作的电化学装置中用作电极材料。在该情况下，活性物质以离子状态嵌入脱嵌电极反应物质。需要说明的是，活性物质可以用作正极用的电极材料(正极活性物质)，也可以用作负极用的电极材料(负极活性物质)。
46.活性物质的用途只要是利用电极反应而工作的电化学装置即可，没有特别限定，具体而言，是二次电池以及电容器等。
47.电极反应物质的种类没有特别限定，具体而言，是碱金属、碱土类金属以及铝等轻金属。碱金属是锂、钠以及钾等，同时碱土类金属是铍、镁以及钙等。
48.＜1-1.结构＞
49.首先，关于活性物质的结构进行说明。图1示出了作为活性物质的一例的活性物质100的截面结构。
50.在此，如图1所示，活性物质100具备中心部101以及覆盖部102。需要说明的是，在图1中，为了简化图示内容，示出了中心部101的立体形状为球状的情况，但该中心部101的立体形状没有特别限定。
51.[中心部]
[0052]
中心部101是嵌入脱嵌电极反应物质的活性物质100的主要部分，包含含锂碳还原硅酸玻璃中的任意一种或两种以上。
[0053]
该含锂碳还原硅酸玻璃与通常的硅酸玻璃不同，如后所述，该硅酸玻璃是进行过碳还原处理以及锂掺杂处理的材料。更具体而言，通过使用碳源作为还原剂对作为原材料的硅酸玻璃进行碳还原处理，形成碳还原硅酸玻璃，然后通过对该碳还原硅酸玻璃进行锂掺杂处理，形成含锂碳还原硅酸玻璃。
[0054]
在使用该碳还原处理以及锂掺杂处理形成的含锂碳还原硅酸玻璃中，由于将碳源作为还原剂使用而促进作为原材料的硅酸玻璃的还原反应，因此该硅酸玻璃被还原(活性物质化)成可以充分嵌入脱嵌电极反应物质。即，在使用还原性气体作为还原剂的通常的还原处理中，硅酸玻璃几乎不被还原，与此相对，在使用碳源作为还原剂的特殊的还原处理(碳还原处理)中，硅酸玻璃被充分还原。由此，使用碳还原硅酸玻璃形成的含锂碳还原硅酸玻璃具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。关于含锂碳还原硅酸玻璃的物性的详细情况，将在后面叙述。
[0055]
具体而言，含锂碳还原硅酸玻璃包含锂、硅、氧、第一元素、第二元素、第三元素作为构成元素。
[0056]
在该含锂碳还原硅酸玻璃中，除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素中的各构成元素的含量被设定为规定的范围。该各构成元素的含量表示在将除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素的含量设为100原子％的情况下，各构成元素的含量相当于多少原子％。需要说明的是，各构成元素的含量(原子％)基于使用了扫描型电子显微镜/能量分散型x射线分光法(sem：scanning electron microscope/edx：energy dispersive x-ray spectrometry)的含锂碳还原硅酸玻璃的分析结果来计算得出。
[0057]
(锂)
[0058]
锂是含锂碳还原硅酸玻璃中的辅助构成元素。如上所述，在活性物质100的制造工序中，使用碳还原处理形成碳还原硅酸玻璃，然后通过对该碳还原硅酸玻璃进行锂掺杂处理，该锂作为构成元素包含在含锂碳还原硅酸玻璃中。即，含锂碳还原硅酸玻璃是在碳还原硅酸玻璃中掺杂了锂的材料。
[0059]
含锂碳还原硅酸玻璃中的锂的含量没有特别限定，因此能够任意设定。
[0060]
(硅)
[0061]
硅是含锂碳还原硅酸玻璃中的主要构成元素。硅在除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素中的含量为60原子％～98原子％。
[0062]
(氧)
[0063]
氧是含锂碳还原硅酸玻璃中的其他主要构成元素，能够与硅形成氧化物。因此，含锂碳还原硅酸玻璃包含sio
x
(x满足0＜x≤2。)作为主成分。在该sio
x
中，可以认为在非晶质的二氧化硅(sio2)中分散有纳米硅。另外，在sio
x
中，可以认为在玻璃成分中存在能够充分地嵌入脱嵌电极反应物质的硅。
[0064]
(第一元素)
[0065]
第一元素包含网眼形成元素中的任意一种或两种以上，更具体而言，包含硼以及磷中的一方或双方。这是因为，硅酸玻璃在包含硅和氧的同时包含第一元素作为构成元素时，在碳还原处理中硅酸玻璃变得容易被充分还原。由此，使用碳还原处理，碳还原硅酸玻璃变得容易且稳定地形成。
[0066]
所谓网眼形成元素，是能够形成网眼形成体(网眼形成氧化物)的一系列元素的总
称。因此，除了上述的硼以及磷以外，第一元素还可以包含锗等。
[0067]
第一元素在除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素中的含量为1原子％～15原子％。这是因为在碳还原处理中硅酸玻璃变得容易被充分还原。
[0068]
需要说明的是，在第一元素包含两种以上的元素的情况下，该第一元素的含量是各元素的含量之和。这样，在元素的种类为两种以上的情况下，含量为各构成元素的含量之和，关于后述的第二元素的含量以及第三元素的含量也是同样的。
[0069]
(第二元素)
[0070]
第二元素包含碱金属元素、过渡元素以及主族元素中的任意一种或两种以上。这是因为：该第二元素与后述的第三元素不同，即使在硅酸玻璃中作为构成元素而被包含，也几乎不会对碳还原处理中的硅酸玻璃的还原性产生影响。因此，即使硅酸玻璃包含第二元素作为构成元素，在碳还原处理中硅酸玻璃也会被充分还原。
[0071]
碱金属元素是属于长周期型周期表的第一族的一系列元素的总称。另外，上述的锂不包括在在此说明的碱金属元素中。因此，具体而言，碱金属元素是钠以及钾等。
[0072]
过渡元素是属于长周期型周期表的第三族～第十一族的一系列元素的总称，具体而言，是钪、钛、铁、锆以及铈等。另外，过渡元素的种类只要是属于长周期型周期表的第三族～第十一族的元素即可，没有特别限定，因此除了上述的钪等一系列元素以外，也可以是镧、铪、钽以及钨等其他元素。
[0073]
主族元素是属于长周期型周期表的1族、2族以及12族～18族的一系列元素的总称。另外，锂、硅、氧、硼、磷、碱金属元素以及碱土类金属元素不包括在在此说明的主族元素中。因此，具体而言，在此说明的主族元素是铝、硫、氯、锌以及铋等。另外，主族元素的种类只要是属于长周期型周期表的第一族、第二族以及第十二族～第十八族的元素即可，没有特别限定，因此除了上述的铝等一系列元素以外，也可以是锑等其他元素。
[0074]
第二元素在除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素中的含量为1原子％～34原子％。这是因为：即使硅酸玻璃包含第二元素作为构成元素，在碳还原处理中硅酸玻璃也变得容易被充分还原。
[0075]
(第三元素)
[0076]
第三元素是含锂碳还原硅酸玻璃中的任意的构成元素。因此，含锂碳还原硅酸玻璃可以包含第三元素作为构成元素，也可以不包含第三元素作为构成元素。
[0077]
该第三元素包含碱土类金属元素中的任意一种或两种以上。该碱土类金属元素是属于长周期型周期表的第二族的一系列元素的总称，具体而言，是镁、钙、锶以及钡等。
[0078]
另外，第三元素在除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素中的含量为0原子％～6原子％。
[0079]
第三元素的含量的下限值为0原子％是因为：如上所述，由于第三元素是含锂碳还原硅酸玻璃中的任意的构成元素，因此该含锂碳还原硅酸玻璃也可以不包含第三元素作为构成元素。
[0080]
另一方面，第三元素的含量的上限值为6原子％是因为：如上所述，第三元素会对碳还原处理中的硅酸玻璃的还原性产生影响，因此该第三元素的含量需要在不会对碳还原处理中的硅酸玻璃的还原性产生影响的范围内。
[0081]
详细而言，在第三元素的含量大于6原子％的情况下，由于硅酸玻璃中的第三元素
的存在量过多，在碳还原处理中硅酸玻璃变得几乎没有被还原，因此实质上没有形成碳还原硅酸玻璃。与此相对，在第三元素的含量为6原子％以下的情况下，由于硅酸玻璃中的第三元素的存在量被适当地抑制，因此在碳还原处理中硅酸玻璃变得容易被还原，因此实质上形成碳还原硅酸玻璃。
[0082]
[覆盖部]
[0083]
覆盖部102覆盖中心部101的表面中的一部分或全部。另外，在覆盖部102覆盖中心部101的表面中的一部分的情况下，多个覆盖部102也可以在相互隔离的多个位置覆盖中心部101的表面。
[0084]
由于该覆盖部102包含碳作为构成元素，因此具有导电性。这是因为：通过具有导电性的覆盖部102覆盖中心部101的表面，与该覆盖部102未覆盖中心部101的表面的情况相比，活性物质100的电子传导性提高。覆盖部102的形成材料只要是包含碳作为构成元素的材料即可，没有特别限定。
[0085]
具体而言，如后所述，覆盖部102是在活性物质的制造工序(碳还原处理)中硅酸玻璃和还原剂(碳源)的混合物被加热时，利用该碳源的热分解以覆盖中心部101的表面的方式形成的覆膜。在该情况下，覆盖部102可以直接包含碳源，也可以包含该碳源的分解物(有机物分解碳)，还可以包含双方。
[0086]
覆盖部102的厚度没有特别限定。这是因为：只要在中心部101的表面上稍微存在覆盖部102，则与在中心部101的表面上完全不存在覆盖部102的情况相比，活性物质100的电子传导性提高。
[0087]
＜1-2.物性＞
[0088]
接着，关于活性物质100的物性进行说明。以下，关于基于使用了x射线光电子分光法(xps)、拉曼光谱法的活性物质100的分析结果而规定的两种物性(第一物性以及第二物性)依次进行说明。
[0089]
[第一物性]
[0090]
图2示出了为了说明第一物性而使用了xps的活性物质100的分析结果(si2p的xps光谱)的一例。在该xps光谱中，横轴表示结合能(ev)，同时纵轴表示光谱强度。另外，在此说明的分析结果是氩离子溅射(溅射时间＝1000秒)后的分析结果。
[0091]
在图2中，与含锂碳还原硅酸玻璃相关的xps光谱(实线)一起，还示出了与硅酸玻璃相关的xps光谱(虚线)。即，通过对检测出xps光谱(虚线)的硅酸玻璃进行碳还原处理以及锂掺杂处理，能够得到检测出xps光谱(实线)的含锂碳还原硅酸玻璃。需要说明的是，在图2中，在结合能为100ev～102ev的范围内标有阴影。
[0092]
如图2所示，在使用了xps的分析结果(xps光谱的形状)中，含锂碳还原硅酸玻璃具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。
[0093]
具体而言，在与含锂碳还原硅酸玻璃相关的xps光谱(实线)中，检测出峰xa(第一峰)。该峰xa在结合能为100ev～102ev的范围内具有顶点xat。
[0094]
与此相对，在与硅酸玻璃相关的xps光谱(虚线)中检测出峰xb。该峰xb在结合能为100ev～102ev的范围内不具有顶点xbt，在该范围外具有顶点xbt。
[0095]
根据以上所述，关于使用了xps的活性物质100的分析结果(xps光谱的形状)，可以导出以下说明的倾向。在含锂碳还原硅酸玻璃中，作为原材料的硅酸玻璃使用碳还原处理
被充分还原，并且该碳还原处理后的碳还原硅酸玻璃进行了锂掺杂处理，因此检测出具有顶点xat的峰xa。与此相对，在硅酸玻璃中，由于还未实施碳还原处理且未实施锂掺杂处理，因此检测出具有顶点xbt的峰xb。因此，基于使用了xps的分析结果，能够确定分析对象物是含锂碳还原硅酸玻璃以及硅酸玻璃中的哪一种。因此，使用碳还原处理以及锂掺杂处理形成的含锂碳还原硅酸玻璃，在具有与上述的xps相关的第一物性方面，具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。
[0096]
通过在此说明的步骤，能够确定活性物质100中的中心部101的材质。即，通过使用xps分析中心部101，在检测出峰xa的情况下，其中心部101包含含锂碳还原硅酸玻璃，与此相对，在检测出峰xb的情况下，其中心部101包含硅酸玻璃。
[0097]
需要说明的是，如上所述，硅酸玻璃在通常的还原处理中几乎不被还原。因此，即使使用硅酸玻璃进行通常的还原处理，该硅酸玻璃也几乎不被还原，因此不会得到峰xa而应该得到峰xb。
[0098]
[第二物性]
[0099]
图3表示为了说明第二物性而使用了拉曼光谱法的活性物质100的分析结果(拉曼光谱)的一例。在该拉曼光谱中，横轴表示拉曼位移(cm-1
)，同时纵轴表示光谱强度。
[0100]
在图3中，和与含锂碳还原硅酸玻璃相关的拉曼光谱(实线)一起，还示出了与硅酸玻璃相关的拉曼光谱(虚线)。即，通过对检测出拉曼光谱(虚线)的硅酸玻璃进行碳还原处理以及锂掺杂处理，能够得到检测出拉曼光谱(实线)的含锂碳还原硅酸玻璃。需要说明的是，在图3中，在拉曼位移为600cm-1
～640cm-1
的范围内标有阴影。
[0101]
如图3所示，在使用了拉曼光谱法的分析结果(拉曼光谱的形状)中，含锂碳还原硅酸玻璃具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。
[0102]
具体而言，在与含锂碳还原硅酸玻璃相关的拉曼光谱(实线)中，检测出峰ra(第二峰)。该峰ra在拉曼位移为600cm-1
～640cm-1
的范围内具有顶点rat。
[0103]
与此相对，在与硅酸玻璃相关的拉曼光谱(虚线)中，检测出峰rb。该峰rb在结合能为600cm-1
～640cm-1
的范围内不具有顶点rbt，在该范围外具有顶点rbt。需要说明的是，作为参考进行说明，在与具有结晶性的硅的单体相关的拉曼光谱中，检测出在结合能为510cm-1
～525cm-1
的范围内具有顶点的峰。
[0104]
根据以上所述，关于使用了拉曼光谱法的活性物质100的分析结果(拉曼光谱的形状)，可以导出以下说明的倾向。在含锂碳还原硅酸玻璃中，作为原材料的硅酸玻璃利用碳还原处理被充分还原，并且该碳还原处理后的碳还原硅酸玻璃进行了锂掺杂处理，因此检测出在600cm-1
～640cm-1
的范围内具有顶点rat的峰ra。与此相对，在硅酸玻璃中，由于还未实施碳还原处理且未实施锂掺杂处理，因此检测出在上述的范围外具有顶点rbt的峰rb。因此，使用碳还原处理以及锂掺杂处理形成的含锂碳还原硅酸玻璃，在具有与上述的拉曼光谱法相关的第二物性方面，具有与硅酸玻璃的物性不同的物性。
[0105]
通过在此说明的步骤，能够确定活性物质100中的中心部101的材质。即，通过使用拉曼光谱法对中心部101进行分析，在检测出峰ra的情况下，其中心部101包含含锂碳还原硅酸玻璃，与此相对，在检测出峰rb的情况下，其中心部101包含硅酸玻璃。
[0106]
需要说明的是，如上所述，硅酸玻璃在通常的还原处理中几乎不被还原。由此，即使使用硅酸玻璃进行了通常的还原处理，该硅酸玻璃也几乎不被还原，因此不会得到峰ra
而应该得到峰rb。
[0107]
[总结]
[0108]
根据以上所述，在中心部101包含含锂碳还原硅酸玻璃的活性物质100中，在使用xps测定的si2p的xps光谱中检测出峰xa(第一物性)，在使用拉曼光谱法测定的拉曼光谱中检测出峰ra(第二物性)。因此，通过使用xps以及拉曼光谱法双方分析活性物质100(中心部101)，在检测出上述的峰xa、ra双方的情况下，该活性物质100包含含锂碳还原硅酸玻璃。
[0109]
与此相对，在即使使用xps以及拉曼光谱法双方分析活性物质100，也没有检测出峰xa、ra中的一方或双方的情况下，该活性物质100不包含含锂碳还原硅酸玻璃。
[0110]
包含含锂碳还原硅酸玻璃的活性物质100(中心部101)具有第一物性以及第二物性的理由如下所述。
[0111]
首先，由于含锂碳还原硅酸玻璃比硅酸玻璃更容易进行还原反应，因此包含上述的sio
x
作为主成分的玻璃材料的结晶性被适当化。由此，活性物质100变得容易充分且稳定地嵌入脱嵌电极反应物质，并且即使反复进行电极反应，活性物质100也变得容易持续地嵌入脱嵌电极反应物质。
[0112]
而且，由于含锂碳还原硅酸玻璃含有锂作为构成元素，即在含锂碳还原硅酸玻璃中预先掺杂(所谓的预掺杂)锂，因此在使用了锂作为电极反应物质的初次电极反应时不可逆容量减少。
[0113]
＜1-3.制造方法＞
[0114]
接着，关于活性物质100的制造方法进行说明。图4示出了用于说明活性物质100的制造方法的流程。需要说明的是，以下说明的括号内的步骤编号与图4所示的步骤编号相对应。
[0115]
在制造活性物质100的情况下，首先，准备作为原材料的粉末状的硅酸玻璃(步骤s1)。在该情况下，可以使用购入等方法取得已经合成的硅酸玻璃，也可以自己合成硅酸玻璃。
[0116]
该硅酸玻璃由于还未实施碳还原处理且未实施锂掺杂处理，因此除了不具有上述的第一物性以及第二物性以外，具有与含锂碳还原硅酸玻璃的结构大致同样的结构。即，硅酸玻璃含有硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素。关于第一元素、第二元素以及第三元素各自的详细情况如上所述。
[0117]
需要说明的是，在合成硅酸玻璃的情况下，将二氧化硅(sio2)与第一元素、第二元素以及第三元素各自的供给源混合之后，加热该混合物。加热温度以及加热时间等条件能够任意地设定。
[0118]
该供给源是指包含各构成元素的化合物。化合物的种类没有特别限定，具体而言，是各构成元素的氧化物等。即，第一元素的供给源是三氧化硼(b2o5)以及五氧化磷(p2o5)等。第二元素的供给源是氧化钠(na2o)、氧化钾(k2o)、氧化钪(sco)、氧化钛(tio2)、氧化锆(zr2o)、氧化铈(ceo)、氧化铪(hfo2)、氧化钽(ta2o5)、氧化钨(wo3)、氧化铝(al2o3)、五硫化磷(p2s5)、硫化锂(li2s)、硫化镁(mgs)、四氯化硅(sicl4)、氧化锌(zno2)、氧化铋(bio)以及氧化锑(sb2o3)等。第三元素的供给源是氧化镁(mgo)、氧化钙(cao)、氧化锶(sro)以及氧化钡(bao)等。
[0119]
由此，二氧化硅与第一元素、第二元素以及第三元素各自的供给源相互固溶。因
此，形成包含分别将硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素的玻璃体，从而合成硅酸玻璃。
[0120]
在准备硅酸玻璃之后，通过将该硅酸玻璃与碳源混合，得到混合物(步骤s2)。该碳源是能够成为碳的供给源的材料的总称，具体而言，是碳材料以及可碳化的有机物等中的一方或双方。即，作为碳源，可以仅使用碳材料，也可以仅使用可碳化的有机物，也可以使用双方。
[0121]
碳材料是非纤维状碳以及纤维状碳等。非纤维状碳是炭黑等，纤维状碳是碳纳米管以及碳纳米纤维等。可碳化的有机物是糖类以及高分子化合物等。糖类是蔗糖、麦芽糖以及纤维素等。高分子化合物是聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇以及聚丙烯酸等。这是因为在碳还原处理中，硅酸玻璃被充分还原。另外，如后所述，这是因为：利用碳源，可以容易且稳定地形成具有充分的导电性的覆盖部102。
[0122]
在该情况下，也可以使用搅拌装置搅拌混合物。搅拌速度以及搅拌时间等条件能够任意地设定。
[0123]
另外，也可以通过在混合物中添加粘结剂以及溶剂等而得到糊剂状的混合物。在该情况下，优选使用上述的搅拌装置搅拌混合物。粘结剂的种类没有特别限定，具体而言，是聚偏氟乙烯、聚酰亚胺以及聚甲基丙烯酸甲酯等高分子化合物中的任意一种或两种以上。溶剂的种类没有特别限定，具体而言，是n-甲基-2-吡咯烷酮等有机溶剂中的任意一种或两种以上。需要说明的是，也可以使用预先通过溶剂溶解有粘结剂的粘结剂溶液。
[0124]
接下来，加热混合物(步骤s3)。在该情况下，使用烘箱等加热设备中的任意一种或两种以上。加热温度以及加热时间等条件能够任意地设定。具体而言，加热温度为700℃～1400℃，同时加热时间为1个小时～20个小时。
[0125]
需要说明的是，在使用包含粘结剂的混合物的情况下，也可以将该混合物加热两个阶段。具体而言，首先，通过对混合物进行预加热，使该混合物干燥。预加热的条件没有特别限定，具体而言，加热温度为40℃～500℃，同时加热时间为10分钟～3个小时。接下来，将干燥后的混合物粉碎。最后，对粉碎后的混合物进行正式加热。正式加热的条件没有特别限定，具体而言，加热温度为700℃～1200℃，同时加热时间为1小时～20个小时。
[0126]
由此，由于硅酸玻璃被碳还原处理，因此使用碳源作为还原剂，硅酸玻璃被充分还原。即，由于可以充分地嵌入脱嵌电极反应物质而使sio
x
的结晶状态适当化，因此合成了包含该sio
x
作为主成分的碳还原硅酸玻璃。因此，可以得到包含碳还原硅酸玻璃的中心部101。
[0127]
而且，在碳还原处理中，如上所述，由于利用作为还原剂而使用的碳源的热分解而导致碳(有机物分解碳)包覆在中心部101的表面，因此形成为包含该碳作为构成元素的覆盖部102覆盖中心部101的表面。
[0128]
根据这些内容，制造出包含中心部101以及覆盖部102的活性物质前体(步骤s4)。
[0129]
最后，通过对活性物质前体电化学性、化学性或热地添加锂(步骤s5)，使锂与该活性物质前体中的作为捕集点的氧结合。
[0130]
在对活性物质前体电化学性地添加锂的情况下，通过后述的步骤，使用包含该活性物质前体的电极制作了电化学装置，然后使该电化学装置充电。充电条件等条件没有特别限定，因此能够任意设定。
[0131]
在对活性物质前体化学性地添加锂的情况下，使活性物质前体浸渍在有机锂溶液中。有机锂溶液的种类没有特别限定，具体而言，是萘化锂溶液等中的任意一种或两种以上。有机锂溶液的浓度以及浸渍时间等条件没有特别限定，因此能够任意设定。
[0132]
在对活性物质前体热添加锂的情况下，加热该活性物质前体和锂的混合物。活性物质前体与锂的混合比以及加热条件等条件没有特别限定，因此能够任意设定。
[0133]
由此，活性物质前体被进行锂掺杂处理，因此锂被导入该活性物质前体中。即，由于在碳还原硅酸玻璃中掺杂锂，因此合成了包含该锂作为构成元素的含锂碳还原硅酸玻璃。因此，形成包含含锂碳还原硅酸玻璃的中心部101。
[0134]
根据这些内容，制造包含中心部101以及覆盖部102的活性物质100(步骤s6)。在包含使用碳还原处理以及锂掺杂处理制造的含锂碳还原硅酸玻璃的活性物质100(中心部101)中，硅酸玻璃的物性因该碳还原处理以及锂掺杂处理而变化。因此，活性物质100具有上述的两种物性(第一物性以及第二物性)。
[0135]
在制造该活性物质100的情况下，调整作为原材料使用的硅酸玻璃的组成等，使得除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素中的各构成元素的含量满足上述的条件。具体而言，使硅在活性物质100中的含量为60原子％～98原子％，第一元素在该活性物质100中的含量为1原子％～15原子％，第二元素在该活性物质100中的含量为1原子％～34原子％，第三元素在该活性物质100中的含量为0原子％～6原子％。
[0136]
＜1-4.作用以及效果＞
[0137]
根据上述的活性物质100及其制造方法，可以得到以下说明的作用以及效果。
[0138]
[与活性物质相关的作用以及效果]
[0139]
活性物质100包含含锂碳还原硅酸玻璃。
[0140]
具体而言，活性物质100包含锂、硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素，并且除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素中的各构成元素的含量满足上述的条件。第二，在使用xps测定的活性物质100的分析结果(si2p的xps光谱)中，检测出具有顶点xat的峰xa(第一物性)。第三，在使用拉曼光谱法测定的活性物质100的分析结果(拉曼光谱)中，检测出具有顶点rat的峰ra(第二物性)。
[0141]
由此，如上所述，与未得到第一物性以及第二物性的情况不同，硅酸玻璃的还原反应充分进行，因此包含sio
x
作为主成分的玻璃材料的结晶性被适当化。因此，活性物质100变得容易充分且稳定地嵌入脱嵌电极反应物质，并且即使反复进行电极反应，活性物质100也变得容易持续地嵌入脱嵌电极反应物质。
[0142]
而且，由于活性物质100预先包含锂作为构成元素，因此在使用了锂作为电极反应物质的初次电极反应时不可逆容量减少。因此，在使用了活性物质100的装置中，从初次的电极反应时开始就可以得到高容量。
[0143]
根据以上所述，在使用了活性物质100的电化学装置中，能够得到优异的充放电特性。
[0144]
特别是，如果活性物质100包括中心部101以及覆盖部102，则包含含锂碳还原硅酸玻璃的中心部101的表面被导电性的覆盖部102覆盖。因此，活性物质100的电子传导性提高，因此能够得到更高的效果。
[0145]
[与活性物质的制造方法相关的作用以及效果]
[0146]
根据活性物质100的制造方法，将包含硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素的硅酸玻璃与碳源混合，加热该硅酸玻璃与碳源的混合物，形成活性物质前体(碳还原硅酸玻璃)，然后向该活性物质前体中添加锂，由此制造了活性物质100(含锂碳还原硅酸玻璃)。由此，制造包含各构成元素的含量满足上述的条件并且具有两种物性(第一物性以及第二物性)的含锂碳还原硅酸化合物的活性物质100。因此，能够得到具有优异的充放电特性的活性物质100。
[0147]
而且，为了制造包含sio
x
作为主成分的活性物质100，仅使用混合处理以及加热处理等简单且低价的处理即可，因此不需要使用共蒸镀两种蒸镀源(sio2以及si)的处理等繁杂且高价的处理。由此，能够以低成本容易且稳定地制造活性物质100。
[0148]
特别是，如果碳源包含碳材料等，则在碳还原处理中硅酸玻璃被充分还原，并且容易且稳定地形成具有充分的导电性的覆盖部102，因此能够得到更高的效果。
[0149]
＜2.电极以及二次电池＞
[0150]
接着，关于作为上述的活性物质的应用例的本技术的一个实施方式的二次电池进行说明。需要说明的是，本技术的一个实施方式的电极是二次电池的一部分(一个构成要素)，因此关于该电极在以下一并说明。
[0151]
以下，由于上述的活性物质用作负极活性物质，因此对该活性物质用于负极的情况进行说明。
[0152]
在此说明的二次电池是利用电极反应物质的嵌入脱嵌来得到电池容量的二次电池，具备正极、负极以及电解液。
[0153]
在该二次电池中，负极的充电容量变得大于正极的放电容量。即，负极的每单位面积的电化学容量被设定为变得大于正极的每单位面积的电化学容量。这是为了防止在充电过程中电极反应物质在负极的表面上析出。
[0154]
在以下，以电极反应物质是锂的情况为例。利用作为电极反应物质的锂的嵌入脱嵌的二次电池是所谓的锂离子二次电池。
[0155]
＜2-1.结构＞
[0156]
图5示出了二次电池的立体结构。图6示出了图5所示的电池元件20的截面结构。图7示出了图6所示的正极21以及负极22各自的平面结构。
[0157]
另外，在图5中，示出了外包装膜10和电池元件20相互分离的状态，同时沿着xz面的电池元件20的截面由虚线示出。图6仅示出了电池元件20的一部分。图7示出了正极21和负极22相互分离的状态。
[0158]
如图5～图7所示，该二次电池具备外包装膜10、电池元件20、正极引线31及负极引线32、以及密封膜41、42。在此说明的二次电池是使用了具有挠性(或柔性)的外包装膜10的层压膜型的二次电池。
[0159]
[外包装膜以及密封膜]
[0160]
如图5所示，外包装膜10是收纳电池元件20的挠性的外包装部件，具有在该电池元件20收纳于内部的状态下被密封的袋状的结构。因此，外包装膜10收纳后述的正极21及负极22和电解液。
[0161]
在此，外包装膜10是一张膜状的部件，向折叠方向f折叠。在该外包装膜10上设置有用于收容电池元件20的凹陷部10u(所谓的深拉伸部)。
[0162]
具体而言，外包装膜10是三层的层压膜，其中从内侧依次层叠熔接层、金属层以及表面保护层，并且在该外包装膜10被折叠的状态下，相互对置的熔接层中的外周缘部彼此相互熔接。熔接层包含聚丙烯等高分子化合物。金属层包含铝等金属材料。表面保护层包含尼龙等高分子化合物。
[0163]
另外，外包装膜10的结构(层数)没有特别限定，可以是1层或2层，也可以是4层以上。
[0164]
密封膜41插入到外包装膜10和正极引线31之间，并且密封膜42插入到外包装膜10和负极引线32之间。另外，也可以省略密封膜41、42中的一方或双方。
[0165]
该密封膜41是防止外部气体等侵入到外包装膜10的内部的密封部件。另外，密封膜41包含相对于正极引线31具有密合性的聚烯烃等高分子化合物，该聚烯烃是聚丙烯等。
[0166]
除了是相对于负极引线32具有密合性的密封部件以外，密封膜42的结构与密封膜41的结构是同样的。即，密封膜42包含相对于负极引线32具有密合性的聚烯烃等高分子化合物。
[0167]
[电池元件]
[0168]
如图5以及图6所示，电池元件20是包含正极21、负极22、隔膜23和电解液(未图示)的发电元件，并收纳在外包装膜10的内部。
[0169]
该电池元件20是所谓的卷绕电极体。即，在电池元件20中，正极21以及负极22隔着隔膜23相互层叠，并且以作为沿着y轴方向延伸的假想轴的卷绕轴p为中心卷绕正极21、负极22以及隔膜23。由此，正极21以及负极22隔着隔膜23相互对置地卷绕。
[0170]
电池元件20的立体形状没有特别限定。在此，由于电池元件20是扁平状，因此与卷绕轴p交叉的电池元件20的截面(沿着xz面的截面)具有由长轴j1以及短轴j2规定的扁平形状。该长轴j1是在x轴方向上延伸并且具有比短轴j2大的长度的假想轴，短轴j2是在与x轴方向交叉的z轴方向上延伸并且具有比长轴j1小的长度的假想轴。在此，电池元件20的立体形状是扁平的圆筒状，因此该电池元件20的截面形状是扁平的大致椭圆形状。
[0171]
(正极)
[0172]
如图6以及图7所示，正极21包括正极集电体21a以及正极活性物质层21b。
[0173]
正极集电体21a具有设置有正极活性物质层21b的一对面。该正极集电体21a包含金属材料等导电性材料，该金属材料是铝等。
[0174]
在此，正极活性物质层21b设置在正极集电体21a的两面上，并且包含能够嵌入脱嵌锂的正极活性物质中的任意一种或两种以上。另外，也可以是，正极活性物质层21b可以在正极21与负极22对置的一侧仅设置在正极集电体21a的单面上。另外，正极活性物质层21b还可以包含正极粘结剂以及正极导电剂等其他材料中的任意一种或两种以上。正极活性物质层21b的形成方法没有特别限定，但具体而言，是涂布法等中的任意一种或两种以上。
[0175]
正极活性物质的种类没有特别限定，具体而言，是含锂化合物等。该含锂化合物是包含锂以及一种或两种以上的过渡金属元素作为构成元素的化合物，同时可以含有一种或两种以上的其他元素作为构成元素。其他元素的种类只要是锂以及过渡金属元素各自以外的元素即可，没有特别限定，具体而言，是属于长周期型周期表中的第二族～第十五族的元素。含锂化合物的种类没有特别限定，具体而言，是氧化物、磷酸化合物、硅酸化合物以及硼
酸化合物等。
[0176]
氧化物的具体例子是linio2、licoo2、lico
0.98
al
0.01
mg
0.01
o2、lini
0.5
co
0.2
mn
0.3
o2、lini
0.8
co
0.15
al
0.05
o2、lini
0.33
co
0.33
mn
0.33
o2、li
1.2
mn
0.52
co
0.175
ni
0.1
o2、li
1.15
(mn
0.65
ni
0.22
co
0.13
)o2以及limn2o4等。磷酸化合物的具体例子是lifepo4、limnpo4、life
0.5
mn
0.5
po4以及life
0.3
mn
0.7
po4等。
[0177]
正极粘结剂包含合成橡胶以及高分子化合物等中的任意一种或两种以上。合成橡胶是丁苯系橡胶、氟系橡胶以及三元乙丙橡胶等。高分子化合物是聚偏氟乙烯、聚酰亚胺以及羧甲基纤维素等。
[0178]
正极导电剂包含碳材料等导电性材料中的任意一种或两种以上，该碳材料是石墨、炭黑、乙炔黑以及科琴黑等。另外，导电性材料也可以是金属材料以及高分子化合物等。
[0179]
在此，在正极集电体21a的两面上，正极活性物质层21b仅设置在该正极集电体21a的一部分上。因此，正极集电体21a中的没有设置正极活性物质层21b的部分没有被该正极活性物质层21b覆盖而露出。
[0180]
具体而言，如图7所示，正极集电体21a在长边方向(x轴方向)上延伸，并且包括覆盖部21ax以及一对非覆盖部21ay。覆盖部21ax位于正极集电体21a在长边方向上的中央部，并且是形成有正极活性物质层21b的部分。一对非覆盖部21ay位于正极集电体21a在长边方向上的两端部，并且是没有形成正极活性物质层21b的部分。由此，覆盖部21ax被正极活性物质层21b覆盖，与此相对，一对非覆盖部21ay没有被正极活性物质层21b覆盖而露出。需要说明的是，在图7中，在正极活性物质层21b上标有淡阴影。
[0181]
(负极)
[0182]
如图6以及图7所示，负极22包括负极集电体22a以及负极活性物质层22b。
[0183]
负极集电体22a具有设置有负极活性物质层22b的一对面。该负极集电体22a包含金属材料等导电性材料，该金属材料是铜等。
[0184]
在此，负极活性物质层22b设置在负极集电体22a的两面上，并且包含能够嵌入脱嵌锂的负极活性物质中的任意一种或两种以上。该负极活性物质的结构与上述活性物质的结构是同样的。另外，负极活性物质层22b可以在负极22与正极21对置的一侧仅设置在负极集电体22a的单面上。另外，负极活性物质层22b还可以包含负极粘结剂以及负极导电剂等其他材料中的任意一种或两种以上。负极活性物质层22b的形成方法没有特别限制，具体而言，是涂布法、气相法、液相法、喷涂法以及烧成法(烧结法)等中的任意一种或两种以上。
[0185]
另外，负极活性物质层22b还可以包含其他负极活性物质。其他负极活性物质的种类没有特别限定，具体而言，是碳材料以及金属系材料中的一方或双方等。这是因为可以得到高能量密度。碳材料是易石墨化碳、难石墨化碳以及石墨(天然石墨以及人造石墨)等。金属系材料是包含能够与锂形成合金的金属元素以及半金属元素中的任意一种或两种以上作为构成元素的材料，该金属元素以及半金属元素的具体例子是硅以及锡中的一方或双方等。该金属系材料可以是单体，也可以是合金，也可以是化合物，也可以是它们的两种以上的混合物，也可以是含有它们的两种以上的相的材料。金属系材料的具体例子是tisi2以及sio
x
(0＜x≤2或0.2＜x＜1.4)等。
[0186]
关于负极粘结剂以及负极导电剂中的每一个的详细情况与关于正极粘结剂以及正极导电剂中的每一个的详细情况是同样的。
[0187]
在此，在负极集电体22a的两面上，负极活性物质层22b设置在该负极集电体22a的整体上。因此，负极集电体22a的整体没有露出而被负极活性物质层22b覆盖。
[0188]
具体而言，如图7所示，负极集电体22a在长边方向(x轴方向)上延伸，负极活性物质层22b包括一对未对置部22bz。一对未对置部22bz是与一对非覆盖部21ay对置的部分。即，一对未对置部22bz是不与正极活性物质层21b对置的部分，因此是不参与充放电反应的部分。需要说明的是，在图7中，在负极活性物质层22b上标有浓阴影。
[0189]
负极活性物质层22b设置在负极集电体22a的两面的整体上，与此相对，正极活性物质层21b仅设置在正极集电体21a的两面的一部分(覆盖部21ax)上，用于防止在充电时从正极活性物质层21b脱嵌的锂在负极22的表面上析出。
[0190]
需要说明的是，当在事后，即在完成二次电池之后调查是否得到了上述的两种物性(第一物性以及第二物性)的情况下，优选使用未对置部22bz作为用于回收分析用的负极活性物质的负极活性物质层22b。这是因为：由于未对置部22bz几乎不参与充放电反应，因此负极活性物质(含锂碳还原硅酸玻璃)的状态(组成以及物性等)变得容易维持在形成负极22时的状态而不受充放电反应的影响。由此，即使在二次电池使用完毕的情况下，也能够稳定且再现性良好地调查是否得到了两种物性。
[0191]
(隔膜)
[0192]
如图6所示，隔膜23是介于正极21和负极22之间的绝缘性的多孔质膜，并且在防止该正极21和负极22的接触(短路)的同时允许锂离子通过。该隔膜23包含聚乙烯等高分子化合物。
[0193]
(电解液)
[0194]
电解液包含溶剂以及电解质盐，并且浸渍到正极21、负极22以及隔膜23中的每一个中。
[0195]
溶剂包含非水溶剂(有机溶剂)中的任意一种或两种以上，包含该非水溶剂的电解液是所谓的非水电解液。非水溶剂是酯类以及醚类等，更具体而言，是碳酸酯系化合物、羧酸酯系化合物以及内酯系化合物等。
[0196]
碳酸酯系化合物是环状碳酸酯以及链状碳酸酯等。环状碳酸酯是碳酸亚乙酯以及碳酸亚丙酯等，同时链状碳酸酯是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯等。羧酸酯系化合物是乙酸乙酯、丙酸乙酯以及三甲基乙酸乙酯等。内酯系化合物是γ-丁内酯以及γ-戊内酯等。醚类除了上述的内酯系化合物以外，也可以是1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、1,3-二氧戊环以及1,4-二噁烷等。
[0197]
另外，非水溶剂是不饱和环状碳酸酯、卤代碳酸酯、磺酸酯、磷酸酯、酸酐、腈化合物以及异氰酸酯化合物等。这是因为可以提高电解液的化学稳定性。
[0198]
具体而言，不饱和环状碳酸酯是碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯以及碳酸亚甲基亚乙酯等。卤代碳酸酯是氟代碳酸亚乙酯以及二氟碳酸亚乙酯等。磺酸酯是丙烷磺内酯以及丙烯磺内酯等。磷酸酯是磷酸三甲酯等。酸酐是环状羧酸酐、环状二磺酸酐以及环状羧酸磺酸酐等。环状羧酸酐是琥珀酸酐、戊二酸酐以及马来酸酐等。环状二磺酸酐是乙烷二磺酸酐以及丙烷二磺酸酐等。环状羧酸磺酸酐是磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐以及磺基丁酸酐等。腈化合物是乙腈以及琥珀腈等。异氰酸酯化合物是六亚甲基二异氰酸酯等。
[0199]
电解质盐包含锂盐等轻金属盐中的任意一种或两种以上。该锂盐是六氟磷酸锂
(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、三氟甲烷磺酸锂(licf3so3)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂(lin(fso2)2)、双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(lin(cf3so2)2)、三(三氟甲烷磺酰基)甲基锂(lic(cf3so2)3)以及双(草酸)硼酸锂(lib(c2o4)2)等。电解质盐的含量没有特别限定，相对于溶剂为0.3mol/kg～3.0mol/kg。这是因为可以得到高离子传导性。
[0200]
[正极引线以及负极引线]
[0201]
如图5所示，正极引线31是连接至正极21的正极端子，更具体而言，连接至正极集电体21a。该正极引线31从外包装膜10的内部引出至外部，并包含铝等导电性材料。正极引线31的形状没有特别限定，具体而言，是薄板状以及网眼状等中的任一种。
[0202]
如图5所示，负极引线32是连接至负极22的负极端子，更具体而言，连接至负极集电体22a。该负极引线32从外包装膜10的内部引出至外部，并包含铜等导电性材料。在此，负极引线32的引出方向与正极引线31的引出方向是同样的。需要说明的是，关于负极引线32的形状的详细情况与关于正极引线31的形状的详细情况是同样的。
[0203]
＜2-2.动作＞
[0204]
在二次电池充电时，在电池元件20中，锂从正极21脱嵌，并且该锂经由电解液嵌入到负极22中。另一方面，在二次电池放电时，在电池元件20中，锂从负极22脱嵌，并且该锂经由电解液嵌入到正极21中。在这些充电时以及放电时，锂以离子状态被嵌入以及脱嵌。
[0205]
＜2-3.制造方法＞
[0206]
在制造二次电池的情况下，通过以下说明的步骤，制作正极21以及负极22并且制备了电解液，然后使用该正极21、负极22以及电解液制作二次电池。
[0207]
[正极的制作]
[0208]
首先，将正极活性物质、正极粘结剂以及正极导电剂等相互混合而成的混合物(正极合剂)投入到溶剂中，由此制备糊剂状的正极合剂浆料。该溶剂可以是水性溶剂，也可以是有机溶剂。接下来，将正极合剂浆料涂布在正极集电体21a的两面上，由此形成正极活性物质层21b。此后，可以使用辊压机等对正极活性物质层21b进行压缩成型。在该情况下，可以加热正极活性物质层21b，也可以重复多次压缩成型。由此，在正极集电体21a的两面上形成正极活性物质层21b，从而制成正极21。
[0209]
[负极的制作]
[0210]
通过与上述的正极21的制作步骤同样的步骤形成负极22。具体而言，首先，将负极活性物质、负极粘结剂以及负极导电剂等相互混合而成的混合物(负极合剂)投入到溶剂中，由此制备糊剂状的负极合剂浆料。接下来，将负极合剂浆料涂布在负极集电体22a的两面上，由此形成负极活性物质层22b。此后，可以对负极活性物质层22b进行压缩成型。由此，在负极集电体22a的两面上形成负极活性物质层22b，从而制成负极22。
[0211]
[电解液的制作]
[0212]
在溶剂中投入电解质盐。该溶剂可以是水性溶剂，也可以是有机溶剂。因此，电解质盐分散或溶解在溶剂中，从而制备电解液。
[0213]
[二次电池的组装]
[0214]
首先，使用焊接法等使正极引线31与正极21的正极集电体21a连接，并且使用焊接法等使负极引线32与负极22的负极集电体22a连接。
[0215]
接下来，使正极21以及负极22隔着隔膜23相互层叠，然后将该正极21、负极22以及
隔膜23卷绕，由此制作卷绕体。该卷绕体除了正极21、负极22以及隔膜23均未浸渍有电解液以外，具有与电池元件20的结构同样的结构。接下来，通过使用压力机等按压卷绕体，将卷绕体成型为扁平形状。
[0216]
接下来，在将卷绕体收容在凹陷部10u的内部之后，折叠外包装膜10(熔接层/金属层/表面保护层)，由此使该外包装膜10彼此相互对置。接下来，使用热熔接法等，使相互对置的外包装膜10(熔接层)中的两个边的外周缘部彼此相互接合，由此将卷绕体收纳在袋状的外包装膜10的内部。
[0217]
最后，在将电解液注入到袋状的外包装膜10的内部之后，使用热熔接法等使外包装膜10(熔接层)中的剩余的一个边的外周缘部彼此相互接合。在该情况下，将密封膜41插入到外包装膜10和正极引线31之间，并且将密封膜42插入到外包装膜10和负极引线32之间。由此，在卷绕体中浸渍电解液，从而制作电池元件20，并且由于在袋状的外包装膜10的内部封入电池元件20，从而组装成二次电池。
[0218]
[二次电池的组装]
[0219]
使组装后的二次电池进行充放电。环境温度、充放电次数(循环数)以及充放电条件等各种条件能够任意地设定。由此，在正极21以及负极22各自的表面上形成覆膜，从而使二次电池的状态电化学稳定化。因此，完成使用了外包装膜10的层压膜型的二次电池。
[0220]
＜2-4.作用以及效果＞
[0221]
根据该二次电池，负极22的负极活性物质具有与上述的活性物质的结构同样的结构。在该情况下，由于与关于活性物质说明的情况同样的理由，负极活性物质变得容易充分且稳定地嵌入脱嵌锂，因此即使反复进行充放电反应，负极活性物质也变得容易持续地嵌入脱嵌锂，并且在初次充放电时不可逆容量减少，因此从该初次充放电时开始就可以得到高容量。因此，能够得到优异的充放电特性。
[0222]
特别是，如果二次电池是锂离子二次电池，则利用锂的嵌入脱嵌可以稳定地得到充分的电池容量，因此能够得到更高的效果。
[0223]
关于该二次电池的其他作用以及效果与关于上述的活性物质的其他作用以及效果是同样的。
[0224]
＜3.变形例＞
[0225]
接着，关于上述的活性物质以及二次电池各自的变形例进行说明。如以下说明的那样，活性物质以及二次电池各自的结构能够适当变更。另外，也可以将以下说明的一系列变形例中的任意两种以上相互组合。
[0226]
[变形例1]
[0227]
在图1中，活性物质100具备中心部101和覆盖部102。然而，活性物质100也可以仅具备中心部101而不具备覆盖部102。在该情况下，在制造了包含中心部101以及覆盖部102的活性物质100之后，可以除去该覆盖部102。在该情况下，由于能够在活性物质100(中心部101)中嵌入脱嵌电极反应物质，因此能够得到同样的效果。
[0228]
另外，如上所述，为了提高活性物质100的电子传导性，优选该活性物质100包含中心部101和覆盖部102。
[0229]
[变形例2]
[0230]
使用了作为多孔质膜的隔膜23。然而，虽然在此没有具体图示，但也可以使用包括
高分子化合物层的层叠型的隔膜来代替作为多孔质膜的隔膜23。
[0231]
具体而言，层叠型的隔膜包括具有一对面的多孔质膜和配置在该多孔质膜的单面或两面上的高分子化合物层。这是因为可以提高隔膜相对于正极21以及负极22中的每一个的密合性，从而可以抑制电池元件20的位置偏移(卷绕偏移)。由此，即使发生电解液的分解反应等，也可以抑制二次电池的膨胀。高分子化合物层包含聚偏氟乙烯等高分子化合物。这是因为聚偏氟乙烯等的物理强度优异同时电化学稳定。
[0232]
需要说明的是，多孔质膜以及高分子化合物层中的一方或双方可以包含多个绝缘粒子中的任意一种或两种以上。这是因为在二次电池发热时多个绝缘性粒子散热，因此该二次电池的安全性(耐热性)提高。绝缘性粒子包含无机材料以及树脂材料等绝缘性材料中的任意一种或两种以上。无机材料的具体例子是氧化铝、氮化铝、勃姆石、氧化硅、氧化钛、氧化镁以及氧化锆等。树脂材料的具体例子是丙烯酸树脂以及苯乙烯树脂等。
[0233]
在制作层叠型的隔膜的情况下，制备了包含高分子化合物以及溶剂等的前体溶液，然后将前体溶液涂布在多孔质膜的单面或两面上。在该情况下，根据需要，也可以在前体溶液中添加多个绝缘性粒子。
[0234]
在该情况下，由于在正极21和负极22之间锂离子变得能够移动，因此能够得到同样的效果。在该情况下，特别是，如上所述，由于可以抑制电池元件20的卷绕偏移，因此能够得到更高的效果。
[0235]
[变形例3]
[0236]
使用了作为液状的电解质的电解液。然而，虽然在此没有具体图示，但也可以使用作为凝胶状的电解质的电解质层来代替电解液。
[0237]
在使用了电解质层的电池元件20中，正极21以及负极22隔着隔膜23以及电解质层相互层叠，并且卷绕该正极21、负极22、隔膜23以及电解质层。该电解质层介于正极21和隔膜23之间，并且介于负极22和隔膜23之间。
[0238]
具体而言，电解质层包含电解液以及高分子化合物，并且该电解液由高分子化合物保持。这是因为可以防止电解液的漏液。电解液的结构如上所述。高分子化合物包括聚偏氟乙烯等。在形成电解质层的情况下，在制备包含电解液、高分子化合物以及溶剂等的前体溶液之后，将前体溶液涂布在正极21以及负极22中的每一个的单面或两面上。
[0239]
在该情况下，由于在正极21和负极22之间锂离子变得能够经由电解质层移动，因此能够得到同样的效果。在该情况下，如上所述，由于可以防止电解液的漏液，因此能够得到更高的效果。
[0240]
[变形例4]
[0241]
在图5中，二次电池具备一根正极引线31。然而，二次电池可以具备两根以上的正极引线31。在该情况下，由于利用正极引线31二次电池变得能够通电，因此也能够得到同样的效果。特别是，当正极引线31的根数增加时，电池元件20的电阻降低，因此能够得到更高的效果。
[0242]
在此，关于正极引线31的根数说明的内容同样适用于负极引线32的根数。即，在图5中，二次电池具备一根负极引线32，但该二次电池也可以具备两根以上的负极引线32。在该情况下，由于利用负极引线32二次电池变得能够通电，因此也能够得到同样的效果。特别是，当负极引线32的根数增加时，电池元件20的电阻降低，因此能够得到更高的效果。
[0243]
＜4.二次电池的用途＞
[0244]
接着，关于上述的二次电池的用途(应用例)进行说明。
[0245]
二次电池的用途(应用例)没有特别限定。用作电源的二次电池可以是电子设备以及电动车辆等的主电源，也可以是辅助电源。主电源是优先使用的电源，与有无其他电源无关。辅助电源是代替主电源而使用的电源，或者从主电源切换的电源。
[0246]
二次电池的用途的具体例子如下。摄像机、数码静态相机、移动电话、笔记本电脑、立体声耳机、便携式收音机以及便携式信息终端等电子设备。备用电源以及存储卡等存储用装置。电钻以及电锯等电动工具。搭载于电子设备等的电池包。起搏器以及助听器等医用电子设备。电动汽车(包括混合动力汽车。)等电动车辆。防备紧急情况等而预先蓄积电力的家用或工业用的电池系统等电力存储系统。在这些用途中，可以使用一个二次电池，也可以使用多个二次电池。
[0247]
电池包可以使用单电池，也可以使用电池组。电动车辆是将二次电池作为驱动用电源而工作(行驶)的车辆，也可以是一并具备该二次电池以外的驱动源的混合动力汽车。在家用的电力存储系统中，能够利用蓄积在作为电力存储源的二次电池中的电力来使用家用的电气产品等。
[0248]
在此，关于二次电池的应用例的一例具体进行说明。以下说明的应用例的结构仅是一例，因此能够适当变更。
[0249]
图8示出了电池包的框架结构。在此说明的电池包是使用了一个二次电池的电池包(所谓的软包)，搭载在以智能手机为代表的电子设备等中。
[0250]
如图8所示，该电池包具备电源51和电路基板52。该电路基板52与电源51连接，并且包括正极端子53、负极端子54以及温度检测端子55。
[0251]
电源51包括一个二次电池。在该二次电池中，正极引线连接至正极端子53，同时负极引线连接至负极端子54。由于该电源51能够通过正极端子53以及负极端子54与外部连接，因此能够进行充放电。电路基板52包括控制部56、开关57、热敏电阻元件(ptc元件58)和温度检测部59。另外，也可以省略ptc元件58。
[0252]
控制部56包括中央运算处理装置(cpu：中央处理器)以及存储器等，控制电池包整体的动作。该控制部56根据需要进行电源51的使用状态的检测以及控制。
[0253]
需要说明的是，当电源51(二次电池)的电压达到过充电检测电压或过放电检测电压时，控制部56切断开关57，从而使充电电流不流过电源51的电流路径。过充电检测电压没有特别限定，具体而言，是4.2v
±
0.05v，同时过放电检测电压没有特别限定，具体而言，是2.4v
±
0.1v。
[0254]
开关57包括充电控制开关、放电控制开关、充电用二极管以及放电用二极管等，根据控制部56的指示来切换电源51与外部设备的连接的有无。该开关57包括使用了金属氧化物半导体的场效应晶体管(mosfet：金属氧化物半导体场效应晶体管)等，基于开关57的导通电阻来检测充放电电流。
[0255]
温度检测部59包括热敏电阻等温度检测元件，使用温度检测端子55测定电源51的温度，并且将该温度的测定结果输出到控制部56。由温度检测部59测定的温度的测定结果用于在异常发热时控制部56进行充放电控制的情况，以及用于在计算剩余容量时控制部56进行修正处理的情况等。
[0256]
实施例
[0257]
关于本技术的实施例进行说明。
[0258]
＜实施例1～4以及比较例1～4＞
[0259]
图9示出了试验用的二次电池(硬币型)的截面结构。以下，在制造负极活性物质并且使用该负极活性物质制作了硬币型的二次电池之后，评价了该二次电池的电池特性。
[0260]
在硬币型的二次电池中，如图9所示，在外包装杯204的内部收容有试验极201，并且在外包装罐202的内部收容有对电极203。试验极201以及对电极203隔着隔膜205相互层叠，并且外包装罐202以及外包装杯204隔着垫圈206相互铆接。电解液分别浸渍在试验极201、对电极203以及隔膜205中。
[0261]
[负极活性物质的制造]
[0262]
首先，准备了作为原材料的硅酸玻璃。关于使用该硅酸玻璃合成的含锂碳还原硅酸玻璃的一系列构成元素(硅、第一元素、第二元素以及第三元素)的含量(原子％)如表1所示。
[0263]
接下来，通过将硅酸玻璃与碳源(作为碳材料的炭黑)混合，得到混合物。在该情况下，将混合比(重量比)设为硅酸玻璃:碳源＝5:1。
[0264]
接下来，在混合物中添加粘结剂溶液(聚酰亚胺的n-甲基-2-吡咯烷酮溶液，固体成分＝18.6％)，然后使用搅拌装置(株式会社thinky制造的自转
·
公转混合机消泡练太郎)搅拌混合物(转速＝2000rpm，搅拌时间＝3分钟)，由此制备了浆料。在该情况下，将粘结剂溶液的添加量相对于混合物设为10重量％(固体成分比)。
[0265]
接下来，在烘箱中(温度＝80℃)使浆料干燥，由此得到干燥物，然后将该干燥物粉碎，由此得到粉碎薄片。
[0266]
接下来，在氧化铝舟皿的内部放入粉碎薄片，然后使用真空气体置换炉在氩气氛中加热粉碎薄片(加热温度＝950℃，加热时间＝10个小时)。在该情况下，通过在碳源的存在下还原(碳还原处理)硅酸玻璃，合成碳还原硅酸玻璃，由此形成包含该碳还原硅酸玻璃的中心部。另外，在中心部的表面包覆有碳源的分解物(有机物分解碳)等，从而形成覆盖部。由此，得到具备中心部(包含碳还原硅酸玻璃)和覆盖部的活性物质前体。
[0267]
接下来，在通过氩气置换后的手套箱中，在溶剂(作为有机溶剂的n-丁基甲基醚)50cm3中添加了1.6g有机化合物(萘)，然后搅拌了该溶剂。由此，在溶剂中溶解有有机化合物，从而制备了无色透明的溶液。接下来，将0.1g作为锂源的锂箔(厚度＝0.8mm)投入到溶剂中，然后使用搅拌器搅拌溶液(搅拌时间＝5小时)。由此，在溶液中溶解锂箔，并且该锂箔与有机化合物反应，从而制备了有机锂溶液(萘化锂溶液)。
[0268]
接下来，为了对活性物质前体化学性地添加锂，在上述的手套箱中，通过向有机锂溶液中投入活性物质前体，使该活性物质前体与有机锂溶液反应(反应时间＝24个小时)。接下来，从有机锂溶液中取出反应物，然后在干燥室中过滤了反应物。接下来，使用溶剂(作为有机溶剂的碳酸二甲酯)清洗反应物，然后使该反应物真空干燥(干燥温度＝80℃)。由此，由于在活性物质前体中掺杂锂(锂掺杂处理)，从而合成了含锂碳还原硅酸玻璃。由此，得到了具备包含含锂碳还原硅酸玻璃的中心部和覆盖部的薄片状的负极活性物质。
[0269]
最后，使用研钵将薄片状的负极活性物质粉碎，由此得到粉末状的负极活性物质，然后使用筛网(53μm)将粉末状的负极活性物质筛分。
[0270]
需要说明的是，为了进行比较，除了不进行锂掺杂处理以外，通过同样的步骤制造了负极活性物质。该负极活性物质具备包含碳还原硅酸玻璃的中心部和覆盖部。
[0271]
使用扫描型电子显微镜(sem)观察负极活性物质的状态，结果发现，在碳还原处理中，尽管在比硅酸玻璃的玻璃化转变温度(＝约700℃)高的温度(＝950℃)下加热粉碎框架，但负极活性物质未熔融，维持粉末状态。可以认为其原因是：包含含锂碳还原硅酸玻璃的中心部被覆盖部覆盖。
[0272]
使用x射线衍射法(xrd：x-ray diffraction analysis)分析负极活性物质，结果发现，尽管硅酸玻璃被碳还原处理，但在2θ为20
°
～25
°
的范围内检测出宽的光晕图案。由此，确认了负极活性物质(含锂碳还原硅酸玻璃)未被结晶化。
[0273]
另外，使用拉曼光谱法分析负极活性物质，在拉曼光谱中检测出明确的g频带以及d频带。因此，确认了中心部被含有碳作为构成元素的覆盖部覆盖。
[0274]
使用xps分析负极活性物质的结果如表1所示。在该情况下，通过上述的步骤，基于负极活性物质的分析结果(图2所示的si2p的xps光谱)，调查了顶点xat的位置(结合能：ev)。
[0275]
使用拉曼光谱法分析负极活性物质的结果如表1所示。在该情况下，通过上述的步骤，基于负极活性物质的分析结果(图3所示的拉曼光谱)，调查了顶点rat的位置(拉曼位移：cm-1
)。
[0276]
[二次电池的制作]
[0277]
通过以下说明的步骤，制作了试验极201，并且制备了电解液，然后使用该试验极201以及电解液等，制作了硬币型的二次电池。
[0278]
(试验极的制作)
[0279]
在此，制作了负极作为试验极201。首先，将上述的负极活性物质、负极粘结剂前体(宇部兴产株式会社制造的聚酰胺酸溶液(聚酰亚胺前体)u-清漆(varnish)-a)、两种负极导电剂(timcal公司制造的碳粉末ks6以及denka株式会社制造的乙炔黑denka black(注册商标))相互混合，由此制成负极合剂。在该情况下，将混合比(质量比)设为负极活性物质:负极粘结剂前体:两种负极导电剂＝7:0.5:1:0.25。接下来，将负极合剂投入到溶剂(作为有机溶剂的n-甲基-2-吡咯烷酮)中，然后搅拌该溶剂，由此制备了糊剂状的负极合剂浆料。
[0280]
接下来，使用涂布装置在负极集电体(厚度＝15μm的铜箔)的单面涂布负极合剂浆料，然后在真空烧成炉中对负极合剂浆料进行加热干燥(加热温度＝425℃)。由此，由于合成了负极粘结剂(聚酰亚胺)，因此形成了包含负极活性物质、负极粘结剂以及负极导电剂的负极活性物质层。最后，将形成有负极活性物质层的负极集电体冲裁成圆板状(外径＝15mm)，然后使用辊压机将负极活性物质层压缩成型。由此，制成作为负极的试验极201。
[0281]
(对电极的准备)
[0282]
作为对电极203，使用了锂金属板。在该情况下，将锂金属箔冲裁成圆板状(外径＝15mm)。
[0283]
(电解液的制备)
[0284]
将电解质盐(六氟磷酸锂)添加到溶剂(碳酸亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯以及碳酸二甲酯)中，然后搅拌了该溶剂。在该情况下，将溶剂的混合比(质量比)设为碳酸亚乙酯:氟代碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯＝40:10:50。将电解质盐的含量相对于溶剂设为1mol/kg。
[0285]
(二次电池的组装)
[0286]
首先，在外包装杯204的内部收容试验极201，并且在外包装罐202的内部收容对电极203。接下来，隔着浸渍有电解液的隔膜205(厚度＝5μm的微多孔性聚乙烯膜)，使收容在外包装杯204的内部的试验极201和收容在外包装罐202内部的对电极203相互层叠。由此，浸渍在隔膜205中的电解液的一部分分别浸渍在试验极201以及对电极203中。最后，在试验极201和对电极203隔着隔膜205相互层叠的状态下，隔着垫圈206将外包装罐202以及外包装杯204相互铆接。因此，试验极201、对电极203、隔膜205以及电解液被封入外包装罐202以及外包装杯204中，组装成硬币型的二次电池。
[0287]
(二次电池的稳定化)
[0288]
在常温环境中(温度＝23℃)使二次电池充放电1个循环。在充电时，以0.1c的电流进行恒流充电直至电压达到4.2v，然后以该4.2v的电压进行恒压充电直至电流达到0.05c。在放电时，以0.1c的电流进行恒流放电直至电压达到2.5v。0.1c是指将电池容量(理论容量)在10小时内完全放电的电流值，同时0.05c是指将电池容量在20小时内完全放电的电流值。由此，完成了硬币型二次电池。
[0289]
[电池特性的评价]
[0290]
作为二次电池的电池特性，评价了充放电特性，得到表1所示的结果。在此，作为充放电特性，调查了充电特性、放电特性、初次充放电特性以及不可逆容量特性。
[0291]
在调查充放电特性的情况下，首先，通过在常温环境中(温度＝23℃)使二次电池充电，测定了第一循环的充电容量(mah)。由此，基于负极活性物质的重量(g)，计算出作为用于评价充电特性的指标的每单位重量的充电容量(mah/g)。
[0292]
接下来，通过在相同环境中使充电状态的二次电池放电，测定了第1个循环的放电容量(mah)。由此，基于负极活性物质的重量(g)，计算出作为用于评价放电特性的指标的每单位重量的放电容量(mah/g)。
[0293]
最后，基于初次效率(％)＝(第1个循环的放电容量/第1个循环的充电容量)
×
100这一计算公式，计算出作为用于评价初次充放电特性的指标的初次效率。另外，基于不可逆容量(mah/g)＝每单位重量的充电容量－每单位的放电容量这一计算公式，计算出作为用于评价不可逆容量特性的其他指标的不可逆容量。需要说明的是，充放电条件与二次电池稳定化时的充放电条件是同样的。
[0294]
[表1]
[0295][0296]
[考察]
[0297]
从表1可知，充放电特性(充电特性、放电特性、初次充放电特性以及不可逆容量特性)与负极活性物质的组成以及物性相应地大幅变动。
[0298]
具体而言，在负极活性物质的组成满足下述的条件，并且分别使用了xps以及拉曼
光谱法的负极活性物质的分析结果(si2p的xps光谱以及拉曼光谱)满足下述的条件，在负极活性物质中预先掺杂了锂的情况(实施例1～4)下，与不满足这些条件的情况(比较例1～4)相比较，放电容量相对于充电容量充分增大，因此随着不可逆容量的减少而得到了较高的初次效率。
[0299]
与负极活性物质的组成相关的条件：
[0300]
负极活性物质含有硅、氧、第一元素、第二元素以及第三元素作为构成元素。硅在全部构成元素(不包括锂、氧以及碳。)中的含量为60原子％～98原子％，第一元素在该全部构成元素中的含量为1原子％～15原子％，第二元素在该全部构成元素中的含量为1原子％～34原子％，第三元素在该全部构成元素中的含量为0原子％～6原子％。
[0301]
与负极活性物质的分析结果相关的条件：
[0302]
在使用xps测定的xps光谱(si2p)中，检测出具有图2所示的顶点xat的峰xa(顶点xat的位置在结合能为100ev～102ev的范围内)(第一物性)。另外，在使用拉曼光谱法测定的拉曼光谱中，检测出具有图3所示的顶点rat的峰ra(顶点rat的位置在拉曼位移为600cm-1
～640cm-1
的范围内)(第二物性)。
[0303]
[总结]
[0304]
由表1所示的结果可知，如果关于负极活性物质的组成满足上述的条件，同时关于该负极活性物质的分析结果满足上述的条件(第一物性以及第二物性)，则充放电特性得到改善。因此，在二次电池中得到了优异的充放电特性。
[0305]
以上，列举一个实施方式以及实施例关于本技术进行了说明，但该本技术的结构并不限定于一个实施方式以及实施例中说明的结构，因此能够进行各种变形。
[0306]
关于二次电池的电池结构是层压膜型以及硬币型的情况进行了说明，但该电池结构的类型没有特别限定。具体而言，电池结构可以是圆筒型、方型以及纽扣型等。
[0307]
另外，关于电池元件的元件结构是卷绕型的情况进行了说明，但该元件结构的种类没有特别限定。具体而言，元件结构可以是电极(正极以及负极)层叠而成的层叠型，也可以是电极被折叠成z字形的反复折叠型，也可以是它们以外的结构。
[0308]
此外，关于电极反应物质是锂的情况进行了说明，但该电极反应物质的种类没有特别限定。具体而言，如上所述，电极反应物质可以是钠以及钾等其他碱金属，也可以是铍、镁以及钙等碱土类金属。此外，电极反应物质也可以是铝等其他轻金属。
[0309]
本说明书中记载的效果仅是例示，因此本技术的效果并不限定于本说明书中记载的效果。因此，关于本技术也可以得到其他效果。

技术特征：
1.一种活性物质，包含以下元素作为构成元素：锂；硅；氧；第一元素，包含硼以及磷中的至少一方；第二元素，包含碱金属元素、过渡元素以及主族元素中的至少一种，所述碱金属元素不包括所述锂，所述主族元素不包括所述锂、所述硅、所述氧、所述硼、所述磷、所述碱金属元素以及碱土类金属元素；以及第三元素，包含所述碱土类金属元素，所述硅在除了所述锂、所述氧以及碳以外的全部构成元素中的含量为60原子％以上且98原子％以下，所述第一元素在所述全部构成元素中的含量为1原子％以上且15原子％以下，所述第二元素在所述全部构成元素中的含量为1原子％以上且34原子％以下，所述第三元素在所述全部构成元素中的含量为0原子％以上且6原子％以下，在使用x射线光电子分光法(xps：x-ray photoelectron spectroscopy)测定的si2p的xps光谱中，检测出在结合能为100ev以上且102ev以下的范围内具有顶点的第一峰，所述xps光谱的横轴为所述结合能，纵轴为光谱强度，所述结合能的单位是ev，在使用拉曼光谱法测定的拉曼光谱中，检测出在拉曼位移为600cm-1
以上且640cm-1
以下的范围内具有顶点的第二峰，所述拉曼光谱的横轴为所述拉曼位移，纵轴为光谱强度，所述拉曼位移的单位是cm-1
。2.根据权利要求1所述的活性物质，其中，所述活性物质具备：中心部，包含所述锂、所述硅、所述氧、所述第一元素、所述第二元素以及所述第三元素作为构成元素，在所述xps光谱中检测出所述第一峰，并且在所述拉曼光谱中检测出所述第二峰；以及覆盖部，覆盖所述中心部的表面中的至少一部分，并且包含所述碳作为构成元素。3.一种活性物质的制造方法，准备硅酸玻璃，所述硅酸玻璃包含以下元素作为构成元素：硅；氧；第一元素，包含硼以及磷中的至少一方；第二元素，包含碱金属元素、过渡元素以及主族元素中的至少一种；以及第三元素，包含碱土类金属元素，其中，所述碱金属元素不包括锂，所述主族元素不包括所述锂、所述硅、所述氧、所述硼、所述磷、所述碱金属元素以及所述碱土类金属元素，通过将所述硅酸玻璃与碳源混合，制成所述硅酸玻璃与所述碳源的混合物，通过加热所述混合物，形成包含所述硅、所述氧、所述第一元素、所述第二元素以及所述第三元素作为构成元素的活性物质前体，通过对所述活性物质前体电化学性、化学性或热地添加所述锂，制造包含所述锂、所述硅、所述氧、所述第一元素、所述第二元素以及所述第三元素作为构成元素的活性物质，所述硅在所述活性物质的除了所述锂、所述氧以及碳以外的全部构成元素中的含量为60原子％以上且98原子％以下，所述第一元素在所述活性物质中的含量为1原子％以上且15原子％以下，
所述第二元素在所述活性物质中的含量为1原子％以上且34原子％以下，所述第三元素在所述活性物质中的含量为0原子％以上且6原子％以下。4.根据权利要求3所述的活性物质的制造方法，其中，所述碳源包含碳材料以及可碳化的有机物中的至少一方。5.一种电极，包含权利要求1或2所述的活性物质。6.一种二次电池，具备：正极；负极，包含权利要求1或2所述的活性物质；以及电解液。7.根据权利要求6所述的二次电池，是锂离子二次电池。

技术总结
活性物质包含以下元素作为构成元素：锂；硅；氧；第一元素，包含硼以及磷中的至少一方；第二元素，包含碱金属元素(不包括锂。)、过渡元素以及主族元素(不包括锂、硅、氧、硼、磷、碱金属元素以及碱土类金属元素。)中的至少一种；以及第三元素，包含碱土类金属元素。硅在除了锂、氧以及碳以外的全部构成元素中的含量为60原子％以上且98原子％以下，第一元素在该全部构成元素中的含量为1原子％以上且15原子％以下，第二元素在该全部构成元素中的含量为1原子％以上且34原子％以下，第三元素在该全部构成元素中的含量为0原子％以上且6原子％以下。在使用X射线光电子分光法(XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy)测定的Si2p的XPS光谱(横轴为结合能(eV)，纵轴为光谱强度)中，检测出在结合能为100eV以上且102eV以下的范围内具有顶点的第一峰。在使用拉曼光谱法测定的拉曼光谱(横轴为拉曼位移(cm-1


技术研发人员：伊藤大辅
受保护的技术使用者：株式会社村田制作所
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2023/10/8