[發明專利]電池用活性物質、非水電解質電池及電池包

有效

• 申請號: 201410092332.7
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN104078663B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 吉間一臣;原田康宏;稻垣浩貴;高見則雄
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M10/05
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王靈菇;白麗

技術領域

本發明涉及電池用活性物質、非水電解質電池及電池包。

背景技術

非水電解質電池作為能量密度高的電池而引人注目，近年來，研究開發十分活躍。作為非水電解質電池的一種可列舉鋰離子二次電池。作為該鋰離子二次電池用的負極活性物質，提出了鈦氧化物等金屬復合氧化物。使用了鈦氧化物的電池可進行穩定的急速充放電，與以往的使用了碳材料的電池相比具有壽命長的特性。但是，希望使用了鈦氧化物的電池進一步高容量化。

附圖說明

圖1表示單斜晶系二氧化鈦的晶體結構的示意圖。

圖2表示第2實施方式的扁平型非水電解質電池的剖視圖。

圖3表示圖2的A部的放大剖視圖。

圖4表示第3實施方式的電池包的分解立體圖。

圖5表示表示圖4的電池包的電路的框圖。

圖6表示實施例1及比較例1的粉末X射線衍射圖。

圖7表示實施例1及比較例2的粉末X射線衍射圖的放大圖。

圖8表示實施例1～3的粉末X射線衍射圖。

圖9表示實施例1～3的粉末X射線衍射圖的放大圖。

圖10表示實施例4～6的粉末X射線衍射圖。

圖11表示實施例4～6的粉末X射線衍射圖的放大圖。

詳細說明

根據實施方式，可提供有效容量高的電池用活性物質、非水電解質電池及電池包。

（第1實施方式）

根據第1實施方式，可提供含有鈮鈦復合氧化物的電池用活性物質。在將該活性物質供于使用了Cu-Kα射線源的粉末X射線衍射（X-ray?diffraction：XRD）時，可觀察到特征性的衍射圖。具體而言，在衍射圖的2θ＝5°±0.5°的范圍內出現峰。該峰的強度與衍射圖中強度最強的第1峰的強度之比為0.01以上。該強度比優選低于10，更優選為7以下。在該強度比低于10時，鈮鈦復合氧化物的結晶性高。在該強度比為7以下時，能夠降低晶體結構的變化。

另外，分別在衍射圖的2θ＝14°±1.0°的范圍及2θ＝57°±1.0°的范圍內出現峰。這些峰的強度與衍射圖中強度最強的第1峰的強度之比為0.01以上。另外，衍射圖中的強度最強的第1峰、強度第2強的第2峰和強度第3強的第3峰出現在從2θ＝23°到2θ＝27°的范圍內。

本實施方式的活性物質適合作為鋰離子二次電池等非水電解質電池用的活性物質來使用。典型地，該活性物質適合作為非水電解質電池用的負極活性物質來使用。

出現在2θ＝5°±0.5°的范圍內的峰是本實施方式的活性物質中所含的鈮鈦復合氧化物所特有的。分別在2θ＝14°±1.0°的范圍及2θ＝57°±1.0°的范圍內出現的峰在單斜晶系二氧化鈦的衍射圖中也出現。在從2θ＝23°到2θ＝27°的范圍內出現的3個峰在以往的鈮鈦復合氧化物的衍射圖中也出現。

例如，在將單斜晶系二氧化鈦和以往的鈮鈦復合氧化物混合而成的混合物的衍射圖中，分別在2θ＝14°±1.0°的范圍內及2θ＝57°±1.0°的范圍內出現峰，且在從2θ＝23°到2θ＝27°的范圍內出現衍射圖中強度最強的第1峰、強度第2強的第2峰和強度第3強的第3峰。但是，在2θ＝5°±0.5°的范圍內沒有觀察到峰。

從本實施方式的活性物質中所含的鈮鈦復合氧化物具有如上所述的特征性的衍射圖可知，其具有與以往的鈮鈦復合氧化物不同的晶體結構。這樣的鈮鈦復合氧化物的晶體結構可用通式Nb_αTi_βO_7+γ（式中，0≤α≤24、0≤β≤1、－0.3≤γ≤0.3）表示。另外，在采用了該鈮鈦復合氧化物作為利用了鋰離子的非水電解質二次電池的活性物質時，該鈮鈦復合氧化物可用通式Li_xTiNb_yO_z（式中，0≤x≤5、1≤y≤24、7≤z≤62）表示。在該通式中，x通過電池的充放電在0～5之間變動。用該通式表示的化合物的例子包括TiNbO₇、TiNb₂O₇、TiNb₂₄O₆₂、Li₅TiNbO₇、Li₅TiNb₂₄O₆₂。