[發(fā)明專利]活性物質(zhì)、電極、二次電池、電池包及車輛

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910146919.4
• 申請(qǐng)日: 2019-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110911659B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 原田康宏;高見(jiàn)則雄;保科圭吾;吉間一臣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社東芝;東芝基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/485;H01M4/58;H01M10/0525;H01M50/249;B60L53/53
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 白麗

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及活性物質(zhì)、電極、二次電池、電池包及車輛。本發(fā)明提供能夠?qū)崿F(xiàn)顯示高能量密度并且顯示高的脈沖輸入輸出性能的二次電池的活性物質(zhì)及電極、顯示高能量密度及高的脈沖輸入輸出性能的二次電池及電池包、以及搭載有該電池包的車輛。根據(jù)實(shí)施方式，提供一種活性物質(zhì)。活性物質(zhì)包含含有鈮鈦復(fù)合氧化物的第1相和與第1相相鄰且含有直方晶系氧化鈮的第2相。活性物質(zhì)為在第1相與第2相的接觸界面的至少一部分中直方晶系氧化鈮的第2(010)面與鈮鈦復(fù)合氧化物的第1(010)面相接而成的粒子。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及活性物質(zhì)、電極、二次電池、電池包及車輛。

背景技術(shù)

近年來(lái)，作為高能量密度電池，開(kāi)發(fā)了鋰離子二次電池或非水電解質(zhì)二次電池等二次電池。二次電池被期待作為混合動(dòng)力電動(dòng)車或電動(dòng)汽車這樣的車輛用電源、或大型蓄電用電源的使用。在二次電池被用作車輛用電源的情況下，除了高能量密度以外，還被要求快速充放電性能及長(zhǎng)期可靠性等的實(shí)現(xiàn)。

快速充放電通過(guò)鋰離子及電子分別介由電解質(zhì)及外部電路在能夠嵌入脫嵌鋰離子及電子的正極及負(fù)極之間快速移動(dòng)而成為可能。這樣的能夠快速充放電的電池具有充電時(shí)間大幅短這樣的優(yōu)點(diǎn)。另外，若使用這樣的能夠快速充放電的電池作為車輛用電源，則能夠使汽車的動(dòng)力性能提高，進(jìn)而，能夠有效地回收動(dòng)力的再生能量。

作為能夠嵌入脫嵌鋰離子及電子的負(fù)極，使用了將石墨等碳質(zhì)物用于負(fù)極活性物質(zhì)的碳系負(fù)極。然而，具備碳系負(fù)極的電池有時(shí)通過(guò)反復(fù)快速充放電而在負(fù)極上析出金屬鋰的枝晶。這樣的金屬鋰的枝晶可能成為內(nèi)部短路的原因。因此，在具備碳系負(fù)極的電池中，若反復(fù)快速充放電，則有可能產(chǎn)生發(fā)熱、起火。

于是，具備使用金屬?gòu)?fù)合氧化物來(lái)代替碳質(zhì)物作為負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極的電池的開(kāi)發(fā)正在推進(jìn)。特別是使用作為金屬?gòu)?fù)合氧化物的鈦氧化物作為負(fù)極活性物質(zhì)的電池與具備碳系負(fù)極的電池相比，具有即使反復(fù)快速充放電也難以析出金屬鋰的枝晶、能夠進(jìn)行穩(wěn)定的快速充放電、壽命也長(zhǎng)這樣的特性。

然而，鈦氧化物與碳質(zhì)物相比，相對(duì)于金屬鋰的電位高(貴)。而且，鈦氧化物與碳質(zhì)物相比，每單位質(zhì)量的理論容量低。因此，具備使用鈦氧化物作為負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極的電池與具備碳系負(fù)極的電池相比，存在能量密度低這樣的問(wèn)題。

于是，研究了包含鈦和鈮的新的電極材料。特別是Nb₂TiO₇所表示的單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物在鋰離子嵌入時(shí)，四價(jià)的鈦離子被還原成三價(jià)的鈦離子，同時(shí)五價(jià)的鈮離子被還原成三價(jià)的鈮離子。因此，該單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物與鈦氧化物相比，即使被嵌入許多鋰離子也能夠保持晶體結(jié)構(gòu)的電中性。其結(jié)果是，Nb₂TiO₇所表示的單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物的理論容量成為387mAh/g的高容量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的課題是：提供能夠?qū)崿F(xiàn)顯示高能量密度并且顯示高的脈沖輸入輸出性能的二次電池的活性物質(zhì)及電極、顯示高能量密度及高的脈沖輸入輸出性能的二次電池及電池包、以及搭載有該電池包的車輛。

根據(jù)實(shí)施方式，提供一種活性物質(zhì)。活性物質(zhì)包含含有鈮鈦復(fù)合氧化物的第1相和與第1相相鄰且含有直方晶系氧化鈮的第2相。活性物質(zhì)為在第1相與第2相的接觸界面的至少一部分中直方晶系氧化鈮的第2(010)面與鈮鈦復(fù)合氧化物的第1(010)面相接而成的粒子。

根據(jù)另一實(shí)施方式，提供一種電極。電極包含上述實(shí)施方式的活性物質(zhì)。

根據(jù)又一實(shí)施方式，提供一種二次電池。二次電池具備負(fù)極、正極和電解質(zhì)。負(fù)極為上述實(shí)施方式的電極。

根據(jù)再一實(shí)施方式，提供一種電池包。電池包具備上述實(shí)施方式的二次電池。

根據(jù)特別另一實(shí)施方式，提供一種車輛。車輛具備上述實(shí)施方式的電池包。