[發明專利]電池用活性材料、電池及制造電池用活性材料的方法

有效

• 申請號: 201210301566.9
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN103078112A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 當寺盛健志;大木榮干
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/48;H01M4/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;王春偉

背景技術

1.技術領域

本發明涉及用于電池的活性材料、包含用于電池的活性材料的電池以及用于制造用于電池的活性材料的方法，所述用于電池的活性材料可用作例如鋰電池的負電極活性材料。

2.相關技術描述

鋰電池由于其高的電動勢和高能量密度而已經在多個領域中被投入實際使用，例如與信息相關的設備和通信設備。此外，從環境保護和資源消耗的角度，在汽車領域中也期望電動車輛和混合動力車輛的快速發展，并且考慮將鋰電池作為用于這樣的車輛的電源。鋰電池通常具有包含正電極活性材料的正電極活性材料層、包含負電極活性材料的負電極活性材料層、和形成在正電極活性材料層和負電極活性材料層之間的電解質層。

碳材料(例如石墨)用作鋰電池的負電極活性材料。另一方面，期望具有較高熱穩定性的活性材料以改善安全性。日本專利申請公開2008-123787(JP-A-2008-123787)公開了一種非水電解質電池，其中鈦酸鋰(LTO)用作負電極活性材料。因為LTO是氧化物，所以其具有高的熱穩定性并且在安全性方面有利。

然而，因為LTO具有約1.5V的Li嵌入-脫嵌電勢(氧化-還原電勢)(其高于碳材料的Li嵌入-脫嵌電勢(約0.3V))，如相對于金屬Li測量的(如針對金屬Li測量的)，所以所得電池具有較低的電池電壓。例如，電池電壓可以定義為正電極活性材料的Li嵌入-脫嵌電勢和負電極活性材料的Li嵌入-脫嵌電勢之間的差。因此，由于負電極活性材料的Li嵌入-脫嵌電勢較高，所以在使用相同的正電極活性材料的情況下所得電池具有較低的電池電壓。

在“Electronically?Driven?Structural?Distortions?in?Lithium?Intercalates?of?the?n＝2Ruddlesden-Popper-Type?Host?Y₂Ti₂O₅S₂：Synthesis，Structure，and?Properties?of?Li_xY₂Ti₂O₅S₂(0＜x＜2)，”Geoffrey?Hyett等人，Journal?of?the?American?Society，126，1980-1991(2004)中公開了Li_xY₂Ti₂O₅S₂的物理性質評價。然而，在該文獻中，只簡單評價了Li_xY₂Ti₂O₅S₂的物理性質，而沒有進行電池性質的評價。另外，在“Electronically?Driven?Structural?Distortions?in?Lithium?Intercalates?of?the?n＝2Ruddlesden-Popper-Type?Host?Y₂Ti₂O₅S₂：Synthesis，Structure，and?Properties?of?Li_xY₂Ti₂O₅S₂(0＜x＜2)，”Geoffrey?Hyett等人，Journal?of?the?American?Society，126，1980-1991(2004)中，Li被強制引入Y₂Ti₂O₅S₂中以合成Li_xY₂Ti₂O₅S₂。然而，沒有Li可以被脫嵌的說明，并且沒有建議Li_xY₂Ti₂O₅S₂相應地可以用作活性材料的說明。

為了獲得高性能電池，具有高的熱穩定性和低的電勢的用于電池的活性材料是必要的。基于前述研究，本發明人已經發現，包含Y₂Ti₂O₅S₂結晶相的用于電池的活性材料可以是滿足上述要求的活性材料之一(PCT/JP2011/053502)。