电池用活性物质、非水电解质电池、组电池、电池包及汽车制造技术

本发明专利技术的目的在于，提供能够实现可显示出优异的输入输出特性的非水电解质电池的电池用活性物质、可显示出优异的输入输出特性的非水电解质电池、具备该非水电解质电池的组电池、具备前面的非水电解质电池的电池包、具备该电池包的汽车。本发明专利技术涉及用通式Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池用活性物质、非水电解质电池、组电池、电池包及汽车
本专利技术的实施方式涉及电池用活性物质、非水电解质电池、组电池、电池包及汽车。
技术介绍
近年来，由于电子领域中的技术的快速发展，在推进电子设备的小型化及轻量化。其结果是，在进行电子设备的便携化及无线化，对于为其驱动源的二次电源也切盼小型化、轻量化及高能量密度化。为了响应这样的要求，在开发可具有高的能量密度的锂二次电池。此外，最近，还在开展作为外包装材料使用铝层压薄膜的超薄型及轻量二次电池的开发及其商品化。采用这样的铝层压外包装材料的二次电池因伴随着充放电的电极的体积膨胀及收缩，电池厚度发生变化。因该原因而发生电池扭歪、或电极间扩大、电池电阻增大，其结果是电池特性下降成为问题。作为能够回避这样的问题的材料系，开发了使用钛酸锂作为负极活性物质的电池。钛酸锂几乎没有伴随着充放电的体积变化，其结果是，电池厚度的变化非常小。通过将该化合物用于负极活性物质，解决了上述问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-143702号公报专利文献2：日本特开平9-199179号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于，提供能够实现可显示出优异的输入输出特性的非水电解质电池的电池用活性物质，能够显示出优异的输入输出特性的非水电解质电池、具备该非水电解质电池的组电池、具备前面的非水电解质电池的电池包、具备该电池包的汽车。用于解决问题的手段根据第1实施方式，提供一种电池用活性物质。该电池用活性物质可用通式Li(2+x)Na2Ti6O14(x在0≤x≤6的范围内)表示。该电池用活性物质以0.03～8.33原子％的量含有选自Zr、Mo、W、V、Nb、Ta、P、Y、Al、Fe及B中的至少1种元素。根据第2实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备正极、负极和非水电解质。负极含有负极活性物质。负极活性物质含有第1实施方式涉及的电池用活性物质。根据第3实施方式，提供一种组电池。第3实施方式涉及的组电池具备第2实施方式涉及的多个非水电解质电池。根据第4实施方式，提供一种电池包。第4实施方式涉及的电池包具备第2实施方式涉及的非水电解质电池。根据第5实施方式，提供一种具备第4实施方式涉及的电池包的汽车。电池包配置在汽车的发动机舱内。附图说明图1是表示第2实施方式涉及的一个例子的非水电解质电池的概略剖视图。图2是图1的非水电解质电池的A部的放大剖视图。图3是表示第3实施方式涉及的组电池的一个例子的概略立体图。图4是表示第4实施方式涉及的一个例子的电池包的分解立体图。图5是表示图4的电池包的电路的方框图。图6是表示第5实施方式涉及的一个例子的汽车的概略剖视图。图7是实施例1的电池用活性物质的XRD图案。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，贯通实施方式对于共同的构成标注相同的符号，并省略重复的说明。此外，各图是用于促进实施方式的说明及其理解的示意图，其形状或尺寸、比例等与实际的装置有不同的地方，但它们可以通过参考以下的说明和公知技术来适当地进行设计变更。(第1实施方式)根据第1实施方式，提供一种电池用活性物质。该电池用活性物质可用通式Li(2+x)Na2Ti6O14(x在0≤x≤6的范围内)表示。该电池用活性物质以0.03～8.33原子％的量含有选自Zr、Mo、W、V、Nb、Ta、P、Y、Al、Fe及B中的至少1种元素。上述通式中的下标x依赖于第1实施方式涉及的电池用活性物质的充电状态，可在0以上且6以下的范围内变化。钛酸锂在大约1.55V(vs.Li/Li+)下进行锂的嵌入脱嵌反应。因此，例如作为负极使用钛酸锂、作为正极使用LiMn2O4的非水电解质电池的平均电压为2.5V左右。该电压低于广泛商用化的锂离子二次电池即包含碳负极和LiMn2O4正极的二次电池的平均电压即3.9V。即，为了使用具备含有钛酸锂的负极和含有LiMn2O4的正极的非水电解质电池，来构成可显示出与包含碳负极和LiMn2O4正极的二次电池相同的平均电压的组电池或电池包，与使用含有碳负极和LiMn2O4正极的二次电池时相比，需要增加串联连接数(电池个数)。本专利技术者们鉴于这样的问题，为了谋求电池的高电压化而摸索了电池用活性物质，其能够实现可在比钛酸锂低的电位下进行锂的嵌入脱嵌反应，且兼备与使用钛酸锂时同等的良好输入输出性能和寿命特性的非水电解质电池。用通式Li(2+x)Na2Ti6O14(x在0≤x≤6的范围内)表示的电池用活性物质大约在1.2V～1.4V(vs.Li/Li+)的电位下进行锂的嵌入脱嵌反应。因此，使用含有这样的含钛氧化物的负极的非水电解质电池显示出比含有钛酸锂的非水电解质电池更高的电压。另一方面，通过锐意研究得知，上述含钛氧化物的电子导电性不足。因此，使用含有上述含钛氧化物的负极的非水电解质电池的大电流特性等输入输出特性可变得不足，或可显示出缺乏的寿命特性。本专利技术者们鉴于以上问题进行了锐意研究，结果发现：通过在用通式Li(2+x)Na2Ti6O14(x在0≤x≤6的范围内)表示的电池用活性物质中，以0.03～8.33原子％的量含有选自Zr、Mo、W、V、Nb、Ta、P、Y、Al、Fe及B中的至少1种元素，能够提高用通式Li(2+x)Na2Ti6O14(x在0≤x≤6的范围内)表示的电池用活性物质的电子导电性。此外，即使以0.03～8.33原子％的量含有选自Zr、Mo、W、V、Nb、Ta、P、Y、Al、Fe及B中的至少1种元素，用通式Li(2+x)Na2Ti6O14(x在0≤x≤6的范围内)表示的电池用活性物质也能在大约1.2V～1.4V(vs.Li/Li+)的电位下进行锂的嵌入脱嵌反应。这些结果表明，第1实施方式涉及的电池用活性物质能够实现输入输出特性优异的、可稳定地反复进行快速充放电即寿命特性优异的非水电解质电池。选自Zr、Mo、W、V、Nb、Ta、P、Y、Al、Fe及B中的至少1种元素可置换用通式Li(2+x)Na2Ti6O14表示的化合物的Ti位点的一部分。优选的元素为Zr、Mo、W、V、Nb、Ta。更优选的元素为V及Nb。如果上述元素的含量小于0.03原子％，则提高电子导电性的效果小。另一方面，如果上述元素的含量超过8.33原子％，则有生成阻碍寿命性能的异相的顾虑。更优选的置换量为0.04～4.17原子％。上述元素的含量可用电感耦合等离子体(InductivelyCoupledPlasma：ICP)发射光谱法测定。第1实施方式涉及的电池用活性物质例如可采用粒状。第1实施方式涉及的电池用活性物质例如可以是一次粒子，或者也可以是由一次粒子凝聚而成的二次粒子。第1实施方式涉及的电池用活性物质在含有二次粒子时，从寿命特性的观点出发，优选二次粒子的压缩破坏强度为10MPa以上。此外，在含有二次粒子时，该二次粒子的平均粒径优选为1μm以上且100μm以下。如果二次粒子的平均粒径在此范围内，则工业生产上容易处理，而且在用于制作电极的涂膜中，能够使质量及厚度均匀。另外，能够防止电极的表面平滑性的下降。二次粒子的平均粒径更优选为3μm以上且30μm以下。电池用活性物质材料含有二次粒子例如可通过扫描式电子显微镜(ScanningElectronMicroscope：S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池用活性物质，其用通式Li

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池用活性物质，其用通式Li(2+x)Na2Ti6O14(x在0≤x≤6的范围内)表示，且以0.03～8.33原子％的量含有选自Zr、Mo、W、V、Nb、Ta、P、Y、Al、Fe及B中的至少1种元素。2.根据权利要求1所述的电池用活性物质，其中，所述电池用活性物质为粒状，且进一步包含在所述电池用活性物质的表面的至少一部分上形成的含碳的相。3.根据权利要求1或2所述的电池用活性物质，其中，所述电池用活性物质为粒状，平均一次粒径为0.30～0.98μm。4.根据权利要求1～3中任1项所述的电池用活性物质，其中，所述电池用活性物质为粒状，比表面积为3～50m2/g。5.一种非水电解质电池，其具备：正极；负极，其含有负极活性物质，所述负极活性物质含有权利要求1～4中任1项所述的电池用活性物质；和非水电解质。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻垣浩贵，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