电极、二次电池、电池组及车辆制造技术

本发明专利技术涉及电极、二次电池、电池组及车辆。提供快速充电及循环性能优异的电极、包含该电极的二次电池、电池组及车辆。根据实施方式，提供一种电极。电极具备活性物质含有层。活性物质含有层含有活性物质复合材料。活性物质复合材料含有活性物质和碳粒子。活性物质含有一次粒子。碳粒子被覆活性物质的至少一部分表面。活性物质的一次粒子的平均粒径L1和碳粒子的一次粒子的平均粒径L2满足下式(1)。L1/100≤L2≤L1/10  (1)另外，活性物质被碳粒子被覆的被覆率为80％以上。被覆率为在活性物质含有层的截面的利用拉曼分光法的映射图像中，碳粒子的映射面积占活性物质的映射面积的比例。

Electrode, secondary battery, battery pack and vehicle

【技术实现步骤摘要】
电极、二次电池、电池组及车辆
本专利技术的实施方式涉及电极、二次电池、电池组及车辆。
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、非水电解质二次电池等二次电池。二次电池作为混合动力车或电动车这样的车辆用电源、或大型蓄电用电源的使用备受期待。在二次电池用作车辆用电源的情况下，除了高的能量密度之外，还要求实现快速充放电性能和长期可靠性等。快速充放电可以通过锂离子和电子在可吸留放出锂离子和电子的正极和负极之间分别经由电解质和外部电路迅速地移动从而进行。可以进行这种快速充放电的电池具有充电时间大幅度缩短的优点。另外，将可以进行这种快速充放电的电池作为车辆用电源使用时，可以提高车的动力性能，进而可以有效地回收动力的再生能量。作为可吸留放出锂离子和电子的负极，可使用将石墨等含碳物质用于负极活性物质的碳系负极。但是，具备碳系负极的电池由于反复快速充放电，有时在负极上析出金属锂的枝晶。这种金属锂的枝晶可成为内部短路的原因。因此，在具备碳系负极的电池中，反复快速充放电时，有可能产生发热或着火。因此，正在开发具备代替含碳物质而使用金属复合氧化物作为负极活性物质的负极的电池。特别是，将作为金属复合氧化物的钛氧化物用作负极活性物质的电池与具备碳系负极的电池相比，具有如下特性：即使反复快速充放电，也不易析出金属锂的枝晶，可以进行稳定的快速充放电，寿命也长。但是，钛氧化物与含碳物质相比，相对于金属锂的电位高(贵)。而且，钛氧化物与含碳物质相比，每单位质量的理论容量低。因此，具备使用钛氧化物作为负极活性物质的负极的电池与具备碳系负极的电池相比，存在能量密度低的问题。因此，正在研究含有钛和铌的新型电极材料。特别是由Nb2TiO7表示的单斜晶型铌钛复合氧化物在锂离子嵌入时，四价的钛离子被还原为三价的钛离子，同时五价的铌离子被还原为三价的铌离子。因此，该单斜晶型铌钛复合氧化物与钛氧化物相比，即使嵌入大量锂离子，也能够保持晶体结构的电中性。其结果，由Nb2TiO7表示的单斜晶型铌钛复合氧化物的理论容量成为高达387mAh/g的高容量。
技术实现思路
根据本实施方式，提供循环性能优异的电极、包含该电极的二次电池、电池组及车辆。根据实施方式，提供电极。电极具备活性物质含有层。活性物质含有层含有活性物质复合材料。活性物质复合材料含有活性物质和碳粒子。活性物质含有一次粒子。碳粒子被覆活性物质的至少一部分表面。活性物质的一次粒子的平均粒径L1和碳粒子的一次粒子的平均粒径L2满足下式(1)。L1/100≤L2≤L1/10(1)另外，活性物质被碳粒子被覆的被覆率为80％以上。被覆率为在活性物质含有层的截面的利用拉曼分光法的映射图像中，碳粒子的映射面积占活性物质的映射面积的比例。根据其它实施方式，提供二次电池。二次电池具备负极、正极和电解质。负极为实施方式涉及的电极。根据其它实施方式，提供电池组。电池组具备实施方式涉及的二次电池。根据其它实施方式，提供车辆。车辆具备实施方式涉及的电池组。根据上述构成的电极，可以实现循环性能优异的二次电池。附图说明图1是示出单斜晶型铌钛复合氧化物的晶体结构的一例的示意图。图2是从其它方向观察图1所示的晶体结构的示意图。图3是示出活性物质的XPS光谱的一例的坐标图。图4是概略地示出第2实施方式涉及的二次电池的一例的剖面图。图5是将图4所示的二次电池的A部进行了放大的剖面图。图6是示意性地示出第2实施方式涉及的二次电池的其它例的局部切口立体图。图7是将图6所示的二次电池的B部进行了放大的剖面图。图8是概略地示出第3实施方式涉及的电池模块的一例的立体图。图9是概略地示出第4实施方式涉及的电池组的一例的分解立体图。图10是示出图9所示的电池组的电路的一例的方块图。图11是概略地示出第5实施方式涉及的车辆的一例的剖面图。图12是概略地示出第5实施方式涉及的车辆的其它例的图。附图标记说明1…电极组、2…外包装部件、3…负极、3a…负极集电体、3b…负极活性物质含有层、4…分隔体、5…正极、5a…正极集电体、5b…正极活性物质含有层、6…负极端子、7…正极端子、21…汇流排、22…正极侧引线、23…负极侧引线、24…粘合带、31…收容容器、32…盖、33…保护片、34…印刷线路板、35…配线、40…车辆主体、41…车辆用电源、42…电气控制装置、43…外部端子、44…逆变器、45…驱动马达、100…二次电池、200…电池模块、200a…电池模块、200b…电池模块、200c…电池模块、300…电池组、300a…电池组、300b…电池组、300c…电池组、301a…电池模块监视装置、301b…电池模块监视装置、301c…电池模块监视装置、341…正极侧连接器、342…负极侧连接器、343…热敏电阻、344…保护电路、345…配线、346…配线、347…通电用的外部端子、348a…阳极侧配线、348b…阴极侧配线、400…车辆、411…电池管理装置、412…通信总线、413…正极端子、414…负极端子、415…开关装置、L1…连接线、L2…连接线、W…驱动轮。具体实施方式(第1实施方式)根据第1实施方式，提供电极。电极具备活性物质含有层。活性物质含有层含有活性物质复合材料。活性物质复合材料含有活性物质和碳粒子。活性物质含有一次粒子。碳粒子被覆活性物质的至少一部分表面。活性物质的一次粒子的平均粒径L1和碳粒子的一次粒子的平均粒径L2满足下式(1)。L1/100≤L2≤L1/10(1)另外，活性物质被碳粒子被覆的被覆率为80％以上。被覆率为在活性物质含有层的截面的利用拉曼分光法的映射图像中，碳粒子的映射面积占活性物质的映射面积的比例。在第1实施方式涉及的电极中所含的活性物质复合粒子中，碳粒子的一次粒子的平均粒径L2和活性物质的一次粒子的平均粒径L1的比L2/L1为0.01以上0.1以下。即，在第1实施方式涉及的电极所含的活性物质粒子中，活性物质的一次粒子上载持有相对于活性物质的一次粒子的大小为1/100以上1/10以下的大小的微细的碳粒子。另外，在活性物质含有层的截面的利用拉曼分光法的映射(マッピング)图像中，存在于映射有活性物质的部分上的碳粒子的映射部分的面积率、即被覆率为80％以上。即，在活性物质含有层中，在存在活性物质的部分的大部分中也存在碳粒子。由以上的情况可以说，在第1实施方式涉及的电极中，与活性物质的一次粒子相比非常小的碳粒子分布于存在活性物质的部分的大部分。因此，在第1实施方式涉及的电极中，认为微细的碳粒子以良好地分散的状态载持于活性物质的一次粒子。使用这种电极时，可以提高二次电池的快速充电性能及循环性能。对于其理由，以下进行说明。首先，将单斜晶型铌钛复合氧化物等作为负极活性物质使用时，在低充电状态(SOC：StateofCharge)、即负极活性物质未充分吸留锂离子的状态下，存在其电子传导性降低的倾向。因此，为了提高活性物质的电子传导性，有时在其一次粒子间配置包含碳粒子的导电剂。配置于一次粒子间的碳粒子通过相互连结成网眼状而形成导电剂的网络、即导电通路。通过该导电通路的形成，提高活性物质一次粒子间的电子传导性。但是，对二次电池进行充电时，由于负极活性物质吸留锂离子，因此，其一次粒子的形状可以膨胀。另外，对二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电极，其具备含有活性物质复合材料的活性物质含有层，其中，所述活性物质复合材料包含含有一次粒子的活性物质、和被覆所述活性物质的至少一部分表面的碳粒子，所述活性物质的一次粒子的平均粒径L1和所述碳粒子的一次粒子的平均粒径L2满足下式(1)：L1/100≤L2≤L1/10   (1)所述活性物质被所述碳粒子被覆的被覆率为80％以上，所述被覆率为在所述活性物质含有层的截面的利用拉曼分光法的映射图像中，所述碳粒子的映射面积占所述活性物质的映射面积的比例。

【技术特征摘要】
2018.03.26 JP 2018-0574731.电极，其具备含有活性物质复合材料的活性物质含有层，其中，所述活性物质复合材料包含含有一次粒子的活性物质、和被覆所述活性物质的至少一部分表面的碳粒子，所述活性物质的一次粒子的平均粒径L1和所述碳粒子的一次粒子的平均粒径L2满足下式(1)：L1/100≤L2≤L1/10(1)所述活性物质被所述碳粒子被覆的被覆率为80％以上，所述被覆率为在所述活性物质含有层的截面的利用拉曼分光法的映射图像中，所述碳粒子的映射面积占所述活性物质的映射面积的比例。2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述碳粒子的一次粒子的平均粒径L2为0.01μm以上0.1μm以下。3.根据权利要求1或2中任一项所述的电极，其中，所述活性物质为单斜晶型铌钛复合氧化物。4.根据权利要求3所述的电极，其中，所述单斜晶型铌钛复合氧化物由通式LiaTi1-xM1xNb2-yM2yO7表示，其中，所述通式中，0≤a＜5，0≤x＜1，0≤y＜1，元素M1及M2分别为...

【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