[發明專利]包含鈦-鈮復合氧化物的電極用活性物質及其制造方法

有效

• 申請號: 201510083498.7
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104868108B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 中原清;關敏正;石岡英憲;三野航;原田康宏;高見則雄;稻垣浩貴
• 申請（專利權）人: 鈦工業株式會社;株式會社東芝
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/36;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/052
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明提供包含鈦?鈮復合氧化物的電極用活性物質及其制造方法。作為鋰二次電池用負極用活性物質，通過廉價的固相法能提供高充放電量原樣保持并且循環容量保持率優異的鈦?鈮復合氧化物。一種電極用活性物質，其以TiNb_xO_(2+5x/2)(X為1.90以上且小于2.00)所示的單斜晶系的鈦?鈮復合氧化物作為主要成分，并且以炭包覆鈦?鈮復合氧化物作為主要成分，該炭包覆鈦?鈮復合氧化物的由(?110)面的X射線衍射線的半值寬度求出的微晶直徑為85nm以上，炭含量為1.0～5.0重量％，粉體比電阻為1.0×10⁴Ω·cm以下。

技術領域

本發明涉及作為鋰二次電池的活性物質而有用的鈦-鈮復合氧化物及使用了其的鋰二次電池。

背景技術

鋰二次電池由于其能量密度高，作為手機、筆記本電腦用的電源逐步得到進步，但是由于近年IT技術的進步，伴隨著移動終端裝置的小型、輕量化，對于作為其電源的電池也進一步要求小型、高容量化。產生更高能量密度并作為電動汽車、混合動力汽車用的電源、電力儲存用電源而開始受到關注。

一直以來，作為鋰電池的負極材料通常有炭系負極，使用了其的鋰二次電池具有放電時的電壓大且能量密度高的特征。但是，由于負極的電位低，在進行急速充電時鋰金屬會析出而引起內部短路的危險性增加，進而由于內部短路而導致著火的危險性也內在。因此，研究出了，通過使用高電位負極使內部短路時的發熱減少，進而抑制電解液的分解，由此安全性高且長壽命的鋰電池。其中，Li₄Ti₅O₁₂以鋰基準計具有1.5V的電位，充放電時沒有體積變化、循環特性極其良好，因此使用了Li₄Ti₅O₁₂的硬幣電池在實際中使用。

然而，有如下缺點：Li₄Ti₅O₁₂的理論容量為175mAh/g，與通常作為負極材料而使用的碳相比較，其電容量小至約一半，使用了Li₄Ti₅O₁₂的鋰二次電池的能量密度也變小。因此，從安全性、長壽命的觀點出發，期望具有以鋰基準計為1.0～1.5V的電壓，且電容量大的負極材料。

這樣的狀況下，鈦-鈮復合氧化物作為具有以鋰基準計為1.0～2.0V的電壓且電容量大的電極材料而受到矚目。

使用鋰二次電池作為負極材料的情況下，鈦-鈮復合氧化物通過Ti⁴⁺和Nb⁵⁺的氧化還原，能夠應對鋰離子的插入脫離而保持晶體的電中性，因此能夠提高能量密度。