本发明专利技术涉及电池用活性物质的制造方法及通过该制造方法得到的电池用活性物质、非水电解质电池及电池包。该电池用活性物质的制造方法包括下述工序：在将使Ti化合物溶解得到的pH5以下的溶液和使Nb化合物溶解得到的pH5以下的溶液按照Ti与Nb的摩尔比即Nb/Ti为1≤Nb/Ti≤28的范围的方式混合后，进一步混合pH8以上的碱性溶液，从而得到含有Ti和Nb的共沉淀析出物的工序；和在烧成温度为635℃以上且1200℃以下的条件下对所述共沉淀析出物进行烧成的工序。
【技术实现步骤摘要】
电池用活性物质的制造方法、电池用活性物质、非水电解质电池及电池包
本专利技术的实施方式涉及电池用活性物质的制造方法及通过该制造方法得到的电池用活性物质、非水电解质电池及电池包。本申请基于2013年11月8日在日本提出申请的特愿2013-232408号及2014年9月18日在日本提出申请的特愿2014-190590号并主张优先权，在此引用其内容。
技术介绍
近年来，作为具有高能量密度的电池，一直在开发锂离子二次电池这样的非水电解质电池。非水电解质电池作为混合动力汽车、电动汽车等车辆用电源及大型蓄电用电源受到期待。特别是，对于车辆用的用途，还要求非水电解质电池具有快速充放电性能、长期可靠性这样的特性。可快速充放电的非水电解质电池具有充电时间非常短的优点。此外，在搭载了可快速充放电的非水电解质电池的混合动力汽车中，能够提高动力性能。另外，为上述混合动力汽车时，能够有效地回收动力的再生能量。快速充放电可通过使电子及锂离子在正极与负极之间快速地移动来实现。在以往的非水电解质电池中具备碳系负极，该碳系负极具有由碳质物构成的(formedof)负极活性物质。使用碳系负极的非水电解质电池有时因重复快速充放电而在负极上析出金属锂的树枝状晶体。有时树枝状晶体导致产生内部短路。因此，为了防止金属锂的树枝状晶体的析出，一直在开发代替碳质物而使用金属复合氧化物作为负极活性物质的电池。特别是，使用钛氧化物作为负极活性物质的电池具有可稳定地进行快速充放电，与碳系负极相比寿命也长的特性。但是，钛氧化物的相对于金属锂的电位与碳质物相比为高电位(为贵电位)。而且，单位重量的钛氧化物的电容量低。因此，在使用钛氧化物的电池中，有重量能量密度低的问题。例如，钛氧化物的电极电位按金属锂为基准计大约为1.5V，与碳系负极的电位相比为高电位(为贵电位)。钛氧化物的电位起因于电化学上嵌入脱嵌锂时的Ti3+与Ti4+之间的氧化还原反应，因此在电化学上受到制约。此外，还有在1.5V左右的高的电极电位时可稳定地进行锂离子的快速充放电的事实。所以，为提高重量能量密度而使电极电位降低实质上是困难的。关于单位重量的电容量，Li4Ti5O12这样的锂钛复合氧化物的理论容量为175mAh/g左右。另一方面，普通的石墨系电极材料的理论容量为372mAh/g。所以，钛氧化物的容量密度与碳系负极的容量密度相比非常低。这是由于在钛氧化物的晶体结构中可嵌入锂的位点少所导致的。另外，是由于结构中锂容易稳定化，因而锂难以在正极与负极之间移动，从而实际电容量下降所导致的。鉴于以上情况，一直在研究含有Ti和Nb的新的电极材料。特别引人注目的是，在用TiNb2O7表示的复合氧化物中，因在嵌入Li时Ti从四价向三价补偿电荷、Nb从五价向三价补偿电荷，而使理论容量为387mAh/g的高容量。作为用TiNb2O7表示的复合氧化物的制造方法，已知有固相反应法、水热合成法、利用溶胶-凝胶法的合成方法。在TiNb2O7中，由于高SOC(StateofCharge：电池的充电率)中的Li固体内扩散速度慢，所以过电压高。因此，在作为电池用活性物质具备TiNb2O7的非水电解质电池中，有高SOC时的输出输入特性差的问题。因而，为了解决此问题，需要尽可能地减小活性物质的粒径。但是，在以往的固相反应法中，原材料为固体，需要通过利用烧成的元素扩散来使反应进行。因此，要得到均质地混合了Nb元素和Ti元素的复合氧化物，需要在1000℃以上的烧成温度下进行几十小时以上的烧成。其结果是，烧成后的粒子成为粗大粒子，粒径达到1μm以上。对于粗大化的粒子，可利用珠磨机等机械粉碎法进行微粒化，但有时因结晶性与粉碎同时下降而使电池特性降低。此外，已知有通过使用Ti(OC3H7)4和氢氧化铌的溶胶-凝胶法的制造方法，但难形成均质地混合了Ti源和Nb源的前体，因而实施1350℃的高温烧成。因此有时形成粗大的粒子。此外，作为得到微粒的方法有水热合成法。因该水热合成法需要利用耐压密闭容器进行加压，因此大量生产时有时密闭容器发生腐蚀。另外，在水热处理时，有时不是由Nb-Ti复合氧化物构成的相、而是TiO2锐钛矿相作为异相形成，有可能烧成后的Ti元素和Nb元素的均质性差或结晶性下降。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-287496号公报专利文献2：美国专利申请公开第2012/0052401号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术要解决的问题是提供高容量的且输出输入特性优异的电池用活性物质的制造方法、通过该制造方法制造的电池用活性物质、具备该电池用活性物质的非水电解质电池及含有该非水电解质电池的电池包。用于解决问题的手段实施方式的电池用活性物质的制造方法具有下述工序：得到含有Ti和Nb的共沉淀析出物的工序；和在烧成温度为635℃以上且1200℃以下的条件下对所述共沉淀析出物进行烧成的工序。得到共沉淀析出物的工序为在将使Ti化合物溶解得到的pH5以下的溶液和使Nb化合物溶解得到的pH5以下的溶液混合后，混合pH8以上的碱性溶液。将使Ti化合物溶解得到的pH5以下的溶液和使Nb化合物溶解得到的pH5以下的溶液按照Ti与Nb的摩尔比(Nb/Ti)为1≤Nb/Ti≤28的范围的方式混合。烧成工序为在烧成温度为635℃以上且1200℃以下的条件下对所述共沉淀析出物进行烧成。附图说明图1是表示第1实施方式所涉及的单斜晶型TiNb2O7的晶体结构的示意图。图2是从另一方向表示图1所示的晶体结构的示意图。图3是表示第2实施方式所涉及的扁平型非水电解质电池的一个例子的截面示意图。图4是图3的A部的放大截面示意图。图5是示意性地表示第2实施方式所涉及的扁平型非水电解质电池的另一个例子的局部缺口立体图。图6是图5的B部的放大截面示意图。图7是表示第3实施方式所涉及的电池包的分解立体图。图8是表示图7的电池包中具备的电路的方框图。图9是实施例1的铌-钛复合氧化物的SEM照片。图10是实施例3的铌-钛复合氧化物的SEM照片。图11是实施例5的铌-钛复合氧化物的SEM照片。图12是实施例6的铌-钛复合氧化物的SEM照片。图13是比较例1的铌-钛复合氧化物的SEM照片。图14是表示铌-钛复合氧化物的TG-DTA测定结果的曲线图。图15是表示实施例4中的烧成前的活性物质的广角X射线衍射测定结果的X射线衍射图。图16是表示实施例4中得到的铌-钛复合氧化物的广角X射线衍射测定结果的X射线衍射图。图17是表示实施例5中得到的铌-钛复合氧化物的广角X射线衍射测定结果的X射线衍射图。图18是表示实施例6中得到的铌-钛复合氧化物的广角X射线衍射测定结果的X射线衍射图。图19是表示实施例7中得到的铌-钛复合氧化物的广角X射线衍射测定结果的X射线衍射图。图20是表示实施例13中得到的铌-钛复合氧化物的广角X射线衍射测定结果的X射线衍射图。图21是表示实施例14中得到的铌-钛复合氧化物的广角X射线衍射测定结果的X射线衍射图。图22是表示比较例4中得到的活性物质粉末的广角X射线衍射测定结果的X射线衍射图。具体实施方式以下，参照附图对实施方式的电池用活性物质的制造方法、电池用活性物质、非水电解质电池及电池包进行说明。再者，在整个实施方式中对通用的构成标注同一符号，并将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电池用活性物质的制造方法，其包括下述工序：在将使Ti化合物溶解得到的pH5以下的溶液和使Nb化合物溶解得到的pH5以下的溶液按照Ti与Nb的摩尔比即Nb/Ti为1≤Nb/Ti≤28的范围的方式混合后，进一步混合pH8以上的碱性溶液，从而得到含有Ti和Nb的共沉淀析出物的工序；和在烧成温度为635℃以上且1200℃以下的条件下对所述共沉淀析出物进行烧成的工序。
【技术特征摘要】
2013.11.08 JP 2013-232408;2014.09.18 JP 2014-190591.一种电池用活性物质的制造方法，其包括下述工序：在将使Ti化合物溶解得到的pH5以下的溶液和使Nb化合物溶解得到的pH5以下的溶液按照Ti与Nb的摩尔比即Nb/Ti为1≤Nb/Ti≤28的范围的方式混合后，进一步混合pH8以上的碱性溶液，从而得到含有Ti和Nb的共沉淀析出物的工序；使用纯水对析出的所述共沉淀析出物进行清洗，以使pH达到6-8的范围内的工序；对清洗了的所述共沉淀析出物进行干燥，得到前体粉末的工序；在大气中烧成温度为635℃以上且1200℃以下的条件下对所述前体粉末进行烧成的工序；和将烧成后的粉末和碳源混合后，在还原气氛下在900℃以下进行烧成的与碳的复合化工序；通过所述在大气中烧成温度为635℃以上且1200℃以下的条件下对所述前体粉末进行烧成的工序得到的电池用活性物质的组成为用下述组成式(1)表示的铌-钛复合氧化物，Tix－aM1aNby－bM2bOz(1)其中，组成式(1)中，z＝2(x+a)+2.5(y+b)，x、y、a、b、z分别满足1≤(y－b)/(x－a)≤28、0＜x≤1、0＜y≤1、0≤a≤0.1、0≤b≤0.1，M1、M2分别独立地为选自Ti、Nb、Zr、B、Na、Mg、Al、Si、S、P、K、Ca、Mo、W、Cr、Mn、Cо、Ni及Fe之中的一种或2种以上的元素。2.根据权利要求1所述的电池用活性物质的制造方法，其中，所述在大气中烧成温度为635℃以上且1200℃以下的条件下对所述前体粉末进行烧成中的烧成时间为30秒以上且12小时以下。3.一种电池用活性物质的制造方法，其包括下述工序：将溶解了Ti化合物和Nb化合物、且将Ti与Nb的摩尔比即Nb/Ti调整到1≤Nb/Ti...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊势一树，原田康宏，高见则雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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