【手続補正書】
【提出日】平成26年6月3日(2014.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、活物質を含む負極と、電解液とを備え、
前記活物質は、ＳｉおよびＯと、Ｌｉ、Ｃ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｗ、Ｔａ、ＮａおよびＫのうちの少なくとも１種の元素Ｍ１とを構成元素として含み、そのＳｉに対するＯの原子比ｘ（Ｏ／Ｓｉ）は０．５≦ｘ≦１．８である、
リチウムイオン二次電池。
【請求項２】
ＳｉおよびＯに対するＭ１の割合（Ｍ１／（Ｓｉ＋Ｏ））は５０原子％以下である、
請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項３】
Ｍ１のうちの少なくとも一部はＳｉおよびＯのうちの少なくとも一方と結合している、
請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項４】
前記活物質はＳｉとＯとＭ１との化合物を含む、
請求項３記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項５】
Ｓｉのうちの少なくとも一部はＯのうちの少なくとも一部と化合物を形成していると共に、Ｓｉ原子のＯ原子に対する結合状態（価数）は０価（Ｓｉ0+）、１価（Ｓｉ1+）、２価（Ｓｉ2+）、３価（Ｓｉ3+）および４価（Ｓｉ4+）を含む、
請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項６】
Ｓｉ原子のＯ原子に対する結合状態の存在比（原子比）は、Ｓｉ4+＜Ｓｉ0+＋Ｓｉ1+＋Ｓｉ2+＋Ｓｉ3+、Ｓｉ4+＞Ｓｉ0+、Ｓｉ4+≧Ｓｉ1+およびＳｉ4+≧Ｓｉ2+の関係を満たすと共に、Ｓｉ1+の存在比は１０原子％未満である、
請求項５記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項７】
前記活物質は未充電状態でＬｉを構成元素として含む、
請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項８】
前記活物質はＳｉとＬｉとＯとの化合物を含む、
請求項７記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項９】
前記活物質のメジアン径は０．３μｍ〜２０μｍである、
請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項１０】
前記負極は、前記活物質の表面のうちの少なくとも一部に設けられると共に前記活物質よりも電気抵抗が低い導電層を含む、
請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項１１】
前記導電層は炭素材料を含む、
請求項１０記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項１２】
前記負極は結着剤を含み、その結着剤はポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸リチウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸、これらの共重合体、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴムおよびポリビニルアルコールのうちの少なくとも１種を含む、
請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項１３】
活物質を含み、その活物質は、ＳｉおよびＯと、Ｌｉ、Ｃ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｗ、Ｔａ、ＮａおよびＫのうちの少なくとも１種の元素Ｍ１とを構成元素として含み、そのＳｉに対するＯの原子比ｘ（Ｏ／Ｓｉ）は０．５≦ｘ≦１．８である、
リチウムイオン二次電池用負極。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１２に記載したリチウムイオン二次電池と、そのリチウムイオン二次電池の使用状態を制御する制御部と、その制御部の指示に応じて前記リチウムイオン二次電池の使用状態を切り換えるスイッチ部とを備えた、
電池パック。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１２に記載したリチウムイオン二次電池と、そのリチウムイオン二次電池から電力を供給された電力を駆動力に変換する変換部と、その駆動力に応じて駆動する駆動部と、前記リチウムイオン二次電池の使用状態を制御する制御部とを備えた、
電動車両。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１２に記載したリチウムイオン二次電池と、１または２以上の電気機器と、前記リチウムイオン二次電池から前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部とを備えた、
電力貯蔵システム。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１２に記載したリチウムイオン二次電池と、そのリチウムイオン二次電池から電力を供給される可動部とを備えた、
電動工具。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１２に記載したリチウムイオン二次電池を備え、そのリチウムイオン二次電池から電力を供給される、
電子機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】本技術の一実施形態のリチウムイオン二次電池用負極の構成を表す断面図である。
【図２】本技術の一実施形態のリチウムイオン二次電池（角型）の構成を表す断面図である。
【図３】図２に示したリチウムイオン二次電池のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図３に示した正極および負極の構成を模式的に表す平面図である。
【図５】本技術の一実施形態のリチウムイオン二次電池（円筒型）の構成を表す断面図である。
【図６】図５に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。
【図７】本技術の一実施形態のリチウムイオン二次電池（ラミネートフィルム型）の構成を表す分解斜視図である。
【図８】図７に示した巻回電極体のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】リチウムイオン二次電池の適用例（電池パック）の構成を表すブロック図である。
【図１０】リチウムイオン二次電池の適用例（電動車両）の構成を表すブロック図である。
【図１１】リチウムイオン二次電池の適用例（電力貯蔵システム）の構成を表すブロック図である。
【図１２】リチウムイオン二次電池の適用例（電動工具）の構成を表すブロック図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
負極活物質は、ＳｉおよびＯと共に、そのＳｉと合金を形成可能である元素Ｍ１を構成元素として含んでいる。この元素Ｍ１は、Ｌｉ、Ｃ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｗ、Ｔａ、ＮａおよびＫのうちの少なくとも１種である。ただし、Ｓｉに対するＯの原子比ｘ（Ｏ／Ｓｉ）は、０．５≦ｘ≦１．８である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
原子比ｘが上記した範囲内であるのは、その範囲外である場合（ｘ＜０．５またはｘ＞１．８）と比較して、充放電を繰り返した場合における負極活物質の劣化が抑制されるからである。これにより、負極活物質におけるリチウムイオンの出入りが確保される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
中でも、Ｍ１は、Ｃ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＮｉおよびＳｎのうちの少なくとも１種であることが好ましいと共に、原子比ｘは、０．７≦ｘ≦１．３であることが好ましく、ｘ＝１．２であることがより好ましい。より高い効果が得られるからである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
この導電層の平均被覆率および平均厚さは、任意である。平均厚さは、例えば、以下の手順により算出される。まず、ＳＥＭにより１個の負極活物質を観察する。この観察時の倍率は、導電層の厚さを測定するために、負極活物質と導電層との境界を目視で確認（決定）できるような倍率であることが好ましい。続いて、任意の１０点で導電層の厚さを測定したのち、その平均値（１個当たりの平均厚さ）を算出する。この場合には、できるだけ特定の場所周辺に集中せずに広く分散されるように測定位置を設定することが好ましい。続いて、ＳＥＭによる観察個数の総数が１００個になるまで、上記した平均値の算出作業を繰り返す。最後に、１００個の負極活物質について算出された平均値（１個当たりの平均厚さ）の平均値（平均厚さの平均値）を算出して、平均厚さとする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
蒸着法を用いる場合には、例えば、負極活物質の表面に蒸気を直接吹き付けて導電層を形成する。スパッタ法を用いる場合には、例えば、Ａｒガスを導入しながら粉体スパッタ法を用いて導電層を形成する。ＣＶＤ法を用いる場合には、例えば、金属塩化物を昇華させたガスとＨ2 およびＮ2 などの混合ガスとを、金属塩化物のモル比が０．０３〜０．３となるように混合したのち、１０００℃以上に加熱して負極活物質の表面に導電層を形成する。湿式コート法を用いる場合には、例えば、負極活物質を含むスラリーに含金属溶液を添加しながらアルカリ溶液を添加して金属水酸化物を形成したのち、４５０℃で水素による還元処理を行って負極活物質の表面に導電層を形成する。なお、導電層の形成材料として炭素材料を用いる場合には、負極活物質をチャンバ内に投入し、そのチャンバ内に有機ガスを導入したのち、１００００Ｐａおよび１０００℃以上の条件で加熱処理を５時間行って負極活物質の表面に導電層を形成する。この有機ガスの種類は、加熱分解により炭素を生じさせるものであれば特に限定されないが、例えば、メタン、エタン、エチレン、アセチレンまたはプロパンなどである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
［本実施形態の作用および効果］
この負極によれば、負極活物質がＳｉおよびＯと共にＬｉ等の元素Ｍを構成元素として含んでおり、そのＳｉに対するＯの原子比ｘが０．５≦ｘ≦１．８である。これにより、負極活物質がリチウムイオンを円滑に吸蔵放出しやすくなる。また、負極活物質中にＳｉ−Ｍ−Ｏが形成されやすいため、不可逆容量の発生が抑制されると共に、負極活物質の電気抵抗が低下する。よって、負極を用いたリチウムイオン二次電池の性能向上、具体的にはサイクル特性、初回充放電特性および負荷特性などの向上に寄与できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
正極４１は、例えば、正極集電体４１Ａの両面に正極活物質層４１Ｂを有している。負極４２は、上記したリチウムイオン二次電池用負極と同様の構成を有しており、例えば、負極集電体４２Ａの両面に負極活物質層４２Ｂを有している。正極集電体４１Ａ、正極活物質層４１Ｂ、負極集電体４２Ａ、負極活物質層４２Ｂおよびセパレータ４３の構成は、それぞれ正極集電体２１Ａ、正極活物質層２１Ｂ、負極集電体２２Ａ、負極活物質層２２Ｂおよびセパレータ２３の構成と同様である。また、セパレータ４３に含浸されている電解液の組成は、角型の二次電池における電解液の組成と同様である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
高分子化合物は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリフッ化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリカーボネート、またはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。である。中でも、ポリフッ化ビニリデン、またはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体が好ましい。電気化学的に安定だからである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
スイッチ制御部６７は、電流測定部６４および電圧測定部６６から入力される信号に応じて、スイッチ部６３の動作を制御するものである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
このスイッチ制御部６７は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部６３（充電制御スイッチ）を切断して、電源６２の電流経路に充電電流が流れないように制御するようになっている。これにより、電源６２では、放電用ダイオードを介して放電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部６７は、例えば、充電時に大電流が流れた場合に、充電電流を遮断するようになっている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
また、スイッチ制御部６７は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部６３（放電制御スイッチ）を切断して、電源６２の電流経路に放電電流が流れないように制御するようになっている。これにより、電源６２では、充電用ダイオードを介して充電のみが可能になる。なお、スイッチ制御部６７は、例えば、放電時に大電流が流れた場合に、放電電流を遮断するようになっている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４５】
メモリ６８は、例えば、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭなどである。このメモリ６８には、例えば、制御部６１により演算された数値や、製造工程段階で測定されたリチウムイオン二次電池の情報（例えば、初期状態の内部抵抗など）が記憶されている。なお、メモリ６８にリチウムイオン二次電池の満充電容量を記憶させておけば、制御部６１が残容量などの情報を把握できる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
温度検出素子６９は、電源６２の温度を測定して、その測定結果を制御部６１に出力するものであり、例えば、サーミスタなどである。  
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５７】
この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統９７からスマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積されると共に、独立電源である自家発電機９５からパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積される。この電源９１に蓄積された電力は、制御部９０の指示に応じて、必要に応じて電気機器９４または電動車両９６に供給されるため、その電気機器９４が稼働可能になると共に、電動車両９６が充電可能になる。すなわち、電力貯蔵システムは、電源９１を用いて、家屋８９内における電力の蓄積および供給を可能にするシステムである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７３】
負荷特性を調べる場合には、最初に、電池状態を安定化させるために１サイクル充放電した。続いて、２サイクル目の充電および放電を行って放電容量を測定したのち、３サイクル目の充電および放電を行って放電容量を測定した。最後に、負荷維持率（％）＝（３サイクル目の放電容量／２サイクル目の放電容量）×１００を算出した。２サイクル目の放電時の電流密度を０．２ｍＡ／ｃｍ2 とし、３サイクル目の放電時の電流密度を１ｍＡ／ｃｍ2 に変更したことを除き、雰囲気温度および充放電条件はサイクル特性を調べた場合と同様にした。