非水电解质电池、电池包及车辆制造技术

本实施方式涉及非水电解质电池、电池包及车辆。本实施方式提供能够抑制容量降低及单电池膨胀的非水电解质电池。根据1个实施方式，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。负极包含含有钛氧化物的负极活性物质，且具有将负极的表面的至少一部分覆盖的覆膜。覆膜包含氟，且满足下述式(1)，0.2≤F1/F2≤0.8(1)，式(1)中，F1为覆膜所包含的氟原子中与有机系原子键合的氟原子的比例(％)，F2为覆膜所包含的氟原子中与金属原子键合的氟原子的比例(％)。

Nonaqueous electrolyte battery, battery pack and vehicle

The present embodiment relates to nonaqueous electrolyte batteries, battery packs, and vehicles. The present embodiment provides a nonaqueous electrolyte cell capable of inhibiting capacity reduction and single cell expansion. A nonaqueous electrolyte cell is provided according to 1 embodiments. The nonaqueous electrolyte cell has an anode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. The negative electrode contains a negative active substance containing titanium oxide and has a film covering at least a portion of the surface of the negative electrode. Film containing fluorine, and meet the following formula (1), 0.2 = F1/F2 = 0.8 (1), type (1), fluorine atoms contained in the F1 for the film and organic fluorine atom bonding ratio (%), fluorine atom and metal atom bond fluorine atoms contained in the F2 for film in the case of the ratio (%).

【技术实现步骤摘要】
非水电解质电池、电池包及车辆本申请以日本专利申请2016-051373(申请日：2016年3月15日)作为基础由该申请享有优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
本专利技术的实施方式涉及非水电解质电池、电池包及车辆。
技术介绍
近年来，作为高能量密度电池，开发了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、电动车之类的车辆用电源、大型蓄电用电源而受到期待。特别是对于车辆用用途，还要求非水电解质电池具有快速充放电性能、长期可靠性那样的其他特性。能够快速充放电的非水电解质电池具有充电时间大幅地短的优点，此外，在混合动力汽车中能够提高动力性能，进而能够将动力的再生能量高效地回收。快速充放电通过电子和锂离子在正极与负极之间迅速移动而成为可能。但是，使用了包含碳质物的碳系负极的电池有时因反复进行快速充放电而在电极上析出金属锂的枝晶。枝晶会产生内部短路，其结果是具有发热或起火的可能性。于是，开发了使用金属复合氧化物来代替碳质物作为负极活性物质的电池。特别是使用了钛氧化物作为负极活性物质的电池具有能够实现稳定的快速充放电、并且寿命也比碳系负极长的特性。然而，钛氧化物与碳质物相比，相对于金属锂的电位更高(贵)。而且，钛氧化物的单位质量的容量低。因此，使用了钛氧化物的电池存在能量密度低的问题。例如，钛氧化物的电极电位以金属锂为基准计为约1.5V，比碳系负极的电位还高(贵)。钛氧化物的电位由于是起因于以电化学的方式嵌入-脱嵌锂时的Ti3+和Ti4+之间的氧化还原反应，所以在电学上受到制约。此外，还存在在1.5V左右的高电极电位下锂离子的快速充放电能稳定地进行的事实。因此，为了提高能量密度而使电极电位降低实质上是困难的。另一方面，有关每单位质量的容量，Li4Ti5O12那样的锂钛复合氧化物的理论容量为175mAh/g左右。另一方面，一般的石墨系电极材料的理论容量为372mAh/g。因此，钛氧化物的容量密度与碳系负极的容量密度相比显著较低。这是由下述原因引起的：在钛氧化物的晶体结构中嵌入锂的位点少、或者由于在结构中锂容易稳定化因而实质的容量降低。鉴于以上情况，进行了新型的材料的开发。例如，具有单斜晶系β型结构的钛系氧化物或锂钛系氧化物由于理论容量为335mAh/g这样的高容量而受到注目。作为负极活性物质，若使用具有单斜晶系β型结构的钛系氧化物(TiO2(B))，则充电状态(SOC：stateofcharge)的单电池电压依赖性变得比较高。因此，具有基于SOC的单电池电压管理变得容易的优点。然而，若对将TiO2(B)用于负极的电池实施充放电循环，则存在产生起因于负极的副反应的SOC偏离、容量慢慢地降低的问题。此外，存在在单电池内产生起因于负极的副反应的气体、单电池膨胀的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题是提供能够抑制容量降低的非水电解质电池、具备该非水电解质电池的电池包、及具备该电池包的车辆。根据第1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。负极包含含有钛氧化物的负极活性物质，且具有将负极的表面的至少一部分覆盖的覆膜。覆膜包含氟，且满足下述式(1)。0.2≤F1/F2≤0.8(1)式(1)中，F1为上述覆膜所包含的氟原子中与有机系原子发生了键合的氟原子的比例(％)，F2为上述覆膜所包含的氟原子中与金属原子发生了键合的氟原子的比例(％)。根据第2实施方式，提供一种电池包。该电池包具备第1实施方式的非水电解质电池。根据第3实施方式，提供一种车辆。该车辆具备第2实施方式的电池包。根据上述构成，可以提供能够抑制容量降低的非水电解质电池、及具备该非水电解质电池的电池包、及具备该电池包的车辆。附图说明图1是表示第1实施方式的非水电解质电池的一个例子的截面图。图2是图1的A部的放大截面图。图3是示意性表示第1实施方式的非水电解质电池的其他例子的局部剖面立体图。图4是图3的B部的放大截面图。图5是表示第2实施方式的电池包的一个例子的分解立体图。图6是表示图5的电池包的电路的方框图。图7是实施例1的通过XPS(X-rayPhotoelectronSpectroscopy：X射线光电子能谱；XPS)得到的F1S峰的光谱数据。图8是比较例1的通过XPS得到的F1S峰的光谱数据。图9是实施例1的通过XPS得到的O1S峰的光谱数据。图10是比较例1的通过XPS得到的O1S峰的光谱数据。图11是表示第3实施方式的车辆的一个例子的截面图。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，对实施方式中相同的构成标注相同的符号，并省略重复的说明。此外，各图是有助于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的技术来适当地进行设计变更。(第1实施方式)根据本实施方式，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。负极包含含有钛氧化物的负极活性物质，且具有将负极的表面的至少一部分覆盖的覆膜。覆膜包含氟，且满足下述式(1)。0.2≤F1/F2≤0.8(1)式(1)中，F1为上述覆膜所包含的氟原子中与有机系原子发生了键合的氟原子的比例(％)，F2为上述覆膜所包含的氟原子中与金属原子发生了键合的氟原子的比例(％)。若将非水电解质电池进行充放电，则在充电时从负极脱嵌的锂可以产生与非水电解质的副反应。若产生副反应，则应该嵌入正极中的锂会被该副反应消耗掉，所以变得没有在正极中嵌入适当的量的锂。这样，成为仅电荷从正极朝着负极流动的状态。在该状态下，由于通过充电而正极的电位过度上升，所以在变成满充电前，电池电压达到规定的电压，充电结束。概括而言，若在负极与非水电解质的界面产生副反应，则电池的容量降低。然而，通过副反应产生的覆膜能够抑制进一步的副反应。本专利技术人们发现，通过负极表面具有含有特定的成分的覆膜，能够抑制上述的容量降低，进而还能够抑制起因于通过副反应可产生的气体的单电池膨胀。即，本实施方式的非水电解质电池包含以下的构成。负极包含含有钛氧化物的负极活性物质。通过负极活性物质包含钛氧化物，基于SOC的单电池电压依赖性变得较高。即，SOC变得容易根据单电池电压而发生变化。因此，通过控制单电池电压，管理SOC变得容易。该非水电解质电池的负极表面的至少一部分以覆膜覆盖，该覆膜包含氟。该覆膜满足下述式(1)。0.2≤F1/F2≤0.8(1)式(1)中，F1为上述覆膜所包含的氟原子中与有机系原子发生了键合的氟原子的比例(％)，F2为上述覆膜所包含的氟原子中与金属原子发生了键合的氟原子的比例(％)。通过负极表面的至少一部分以上述覆膜覆盖，从而负极与非水电解质的界面中的副反应得到抑制，能够抑制反复充放电时的容量降低。认为这是由于，在满足上述式(1)的覆膜的情况下，由于覆膜所包含的金属氟化物含量比较多，所以牢固地形成覆膜。因而具有即使是在电池使用环境为高温(45℃以上)的情况下伴随充放电的次数的经过而产生的覆膜的劣化也小的作用。此外，能够抑制起因于副反应中产生的气体的单电池膨胀。上述比F1/F2为0.2以上时，形成足以抑制副反应的量的覆膜。若比F1/F2超过0.8，则有可能形成于负极上的覆膜过厚。为了不增大电池电阻，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质电池，其是具备正极、负极和非水电解质的非水电解质电池，其中，所述负极包含含有钛氧化物的负极活性物质，且具有将所述负极的表面的至少一部分覆盖的覆膜，所述覆膜包含氟，且满足下述式(1)，0.2≤F1/F2≤0.8   (1)式(1)中，F1为所述覆膜所包含的氟原子中与有机系原子发生了键合的氟原子的比例(％)，F2为所述覆膜所包含的氟原子中与金属原子发生了键合的氟原子的比例(％)。

【技术特征摘要】
2016.03.15 JP 2016-0513731.一种非水电解质电池，其是具备正极、负极和非水电解质的非水电解质电池，其中，所述负极包含含有钛氧化物的负极活性物质，且具有将所述负极的表面的至少一部分覆盖的覆膜，所述覆膜包含氟，且满足下述式(1)，0.2≤F1/F2≤0.8(1)式(1)中，F1为所述覆膜所包含的氟原子中与有机系原子发生了键合的氟原子的比例(％)，F2为所述覆膜所包含的氟原子中与金属原子发生了键合的氟原子的比例(％)。2.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述覆膜包含与有机系原子发生了键合的氧原子，且满足下述式(2)，1≤O1A/O1B(2)式(2)中，O1A为所述覆膜所包含的与所述有机系原子发生了键合的氧原子中在X射线光电子分光中于532±0.5eV具有峰的氧原子的比例(％)，O1B为所述覆膜所包含的与所述有机系原子发生了键合的氧原子中在所述X射线光电子分光中于533±0.5eV具有峰的氧原子的比例(％)。3.根据权利要求2所述的非水电解质电池，其中，所述覆膜进一步包含与金属原子发生了键合的氧原子，且满足下述式(3)，3.5≤O1/O2(3)式(3)中，O1为所述覆膜所包含的氧原子中与所述有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：安田一浩，山下泰伸，保科圭吾，五十崎义之，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