本发明专利技术提供循环性能得以改善的活性物质，使用了该活性物质的循环性能优良的非水电解质电池，和使用了该非水电解质电池的电池组以及汽车。本发明专利技术的活性物质的特征在于含有可以由上述式（１）表示的金属氧化物。其中，Ｍ１为选自Ｚｒ、Ｇｅ、Ｓｉ和Ａｌ中的至少一种元素，Ｍ２为选自Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ和Ｓｎ中的至少一种元素，Ｔｉ的氧化数为＋４，ｘ、ａ、ｂ和ｚ为０．０１≤ｘ≤０．２、０．００５≤ａ≤０．１、０．００５≤ｂ≤０．１、２≤ｚ≤２．５。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及活性物质、非水电解质电池、电池组以及汽车。技术背景作为提高锂二次电池等非水电解质电池的性能的一种方向性，可以列 举出提高长期保存特性等可靠性。为了提高可靠性，关键是减少由非水电 解质和电极活性物质之间的副反应引起的劣化。作为大幅抑制副反应的方 法，有提高负极的充电电位的方法。通过在负极中不使用在如石墨之类与Li金属的离子化电位接近的电位下进行充放电的活性物质，而是使用在更 高的电位下进行Li的插入和脱插反应的活性物质来提高充电时负极的电 位，从而使其和非水电解质的副反应难以进行。用于这种用途的负极活性 物质优选的是在0.5 2V (相对于Li/Li+)的范围的电位下，可以进行锂的 插入和脱插。Li4Ti5012、 Ti02等氧化物在0.4~2.5V (相对于Li/Li+)的范围的电位下， 可以插入和脱插锂，但容量或循环性能不充分。Li4Ti5012之类的钛酸锂在 锂的插入和脱插反应中具有非常高的可靠性，但单位重量的容量仅为石墨 的约二分之一，与以前的锂二次电池相比不能避免能量密度的降低。为了 促进进一步的高能量密度化，需要容量大的新的活性物质，但具有比钛酸 锂大的重量能量密度的Ti02有循环劣化大的问题。对于这些活性物质，在 以下说明的专利文献1~3中公开了对由于添加其它金属元素而引起的循环 劣化进行抑制，但这些都是不仅循环性能不充分，而且容量也不充分。在专利文献1中，将锂过渡金属复合氧化物用于非水电解质二次电池 用负极活性物质，所述锂过渡金属复合氧化物由含有碱金属和/或碱土类金属的尖晶石型结构构成，具体地说，其是由LiJlbMd04+e (M表示钛以外的一种以上的过渡金属、选自周期表的第2族、13族和14族的元素、卤元素 以及硫磺中的至少一种元素，0.8《a+d《1.5、 1.5《b《2.2、 0《d《0.1、 -0.5《c《0.5)表示的锂过渡金属复合氧化物。专利文献2公开了使用由MxTi^02 (M为V、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Mo 和Ir中的至少一种，0《x《0.11)表示的含有锐钛矿型结晶结构的相的复合 氧化物作为正极或负极的活性物质。另一方面，专利文献3公开了使用由Li^i,.yMyOz (0《x、 0<y<l、 0 <z<2， M为除碱金属之外的金属或除硅之外的类金属)表示的复合氧化 物作为非水电解质二次电池的负极活性物质。在专利文献3中，为了对热 处理气氛中的氧气量或氧气分压等进行控制而使得制造容易，通过在不活 泼气氛中或真空中之类的隔绝了氧气的气氛中对起始原料进行热处理而制 造复合氧化物。日本特开2004-235144日本特开2000-268822日本特开平7-230800
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供循环性能得以改善的活性物质，使用了该活性 物质的循环性能优良的非水电解质电池，和使用了该非水电解质电池的电 池组以及汽车。本专利技术的活性物质的特征在于，含有可以由下述式(1)表示的金属氧 化物。LixMlaM2bTiOz (1)其中，Ml为选自Zr、 Ge、 Si和Al中的至少一种元素，M2为选自Cr、 Mn、 Fe、 Ni和Sn中的至少一种元素，Ti的氧化数为+4， x、 a、 b和z为 0.01《x《0.2、 0.005《a《0.1、 0.005《b《0.1、 2《z《2.5。本专利技术的非水电解质电池的特征在于，其包含正极；含有可以由上 述式(1)表示的金属氧化物的负极；和非水电解质。本专利技术的电池组包含非水电解质电池，其特征在于，上述非水电解质 电池包含正极；含有可以由上述式(1)表示的金属氧化物的负极；和非 水电解质。本专利技术的汽车的特征在于具备上述电池组。根据本专利技术，可以提供循环性能改善的活性物质，使用了该活性物质 的循环性能优良的非水电解质电池，和使用了该非水电解质电池的电池组 以及汽车。附图说明图1是第二实施方式的扁平型非水电解质电池的剖面示意图。图2是详细表示图1的A所示的圆圈部分的局部剖面示意图。图3是表示第二实施方式的另一种非水电解质电池的局部切开的立体图。图4是详细表示图3的B所示的圆圈部分的局部剖面示意图。图5是示意性地表示第二实施方式的非水电解质电池中使用的层叠结构的电极组的立体图。图6是表示第二实施方式的方形非水电解质电池的局部切开的立体图。图7是第三实施方式的电池组的分解立体图。图8是表示图7的电池组的电路的模块图。图9是表示第四实施方式的串联混合动力汽车的示意图。图IO是表示第四实施方式的并联混合动力汽车的示意图。图11是表示第四实施方式的串并联混合动力汽车的示意图。图12是表示第四实施方式的汽车的示意图。图13是表示第四实施方式的混合动力摩托的示意图。图14是表示第四实施方式的电动摩托的示意图。图15是表示第五实施方式的充电式扫除机的示意图。图16是图15的充电式扫除机的结构图。符号说明1， 14正极端子、2负极端子、3正极、3a正极集电体、3b正极层、4 负极、4a负极集电体、4b负极层、5隔膜、6， 9电极组、7， 8外壳部件、 8a 8c热封部、IO树脂层、ll热塑性树脂层、12金属层、13绝缘膜、21 单电池、22组电池、23粘合带、24印制电路布线板、25热敏电阻器、26 保护电路、27通电用端子、28正极侧布线、29正极侧接线器、30负极侧 布线、31负极侧接线器、31a， 31b， 32布线、33保护块、35容纳容器、36盖、50， 57， 59混合动力汽车、51， 64内燃机、52发电机、53变换器、 54电池组、55， 65电动机、56， 66车轮、58兼作发电机的电动机、60动 力分割机构、61后部座位、62行李室、63混合动力摩托、67电动摩托、 70框体、71兼作底座的充电器、72电池组、73控制电路、74电动送风装 置、75操作部、81容器、82盖体、83绝缘材料、84负极端子、90垫片、 94负极引线接头、95正极引线、96绝缘纸、97外装管具体实施方式 (第一实施方式)第一实施方式的活性物质含有可以由下述式(1)表示的金属氧化物。LixMlaM2bTiOz (1)其中，Ml为选自Zr、 Ge、 Si和Al中的至少一种元素，M2为选自Cr、 Mn、 Fe、 Ni禾n Sn中的至少一种元素，Ti的氧化数为+4， x、 a、 b和z为 0.01《x《0.2、 0.005《a《0.1、 0.005《b《0.1、 2《z《2.5。本专利技术人们研究表明根据前述的专利文献3，由于通过在不活泼气氛 中或真空中之类的隔绝了氧气的气氛中对起始原料进行热处理而合成复合氧化物，因此在M中含有Ti时，得到的复合氧化物中的Ti的氧化数为+2。 氧化数为+2的Ti对锂的嵌入和脱嵌没有贡献。另外，锐钛矿相和金红石相 的Ti02具有较大的理论Li嵌入容量，且Ti的氧化数为+4，但若将Ti02用 于其负极活性物质中，则只能得到理论容量一半左右以下的容量。本专利技术人们发现通过使活性物质中含有0.01《x《0.2范围的微量 少 量的Li以及保持Ti的氧化数为+4，可以在不改变Ti02的结构的情况下大 幅改善Li插入反应的速度，获得大的充放电容量。另外还可知，通过添加 与氧形成强结合的金属元素M1， Ti02的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种活性物质，其特征在于含有由下述式（１）表示的金属氧化物，Ｌｉ↓［ｘ］Ｍ１↓［ａ］Ｍ２↓［ｂ］ＴｉＯ↓［ｚ］（１）其中，Ｍ１为选自Ｚｒ、Ｇｅ、Ｓｉ和Ａｌ中的至少一种元素，Ｍ２为选自Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ和Ｓｎ中的至少一种元素，Ｔｉ的氧化数为＋４，ｘ、ａ、ｂ和ｚ为０．０１≤ｘ≤０．２、０．００５≤ａ≤０．１、０．００５≤ｂ≤０．１、２≤ｚ≤２．５。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：森田朋和，高见则雄，稻垣浩贵，原田康宏，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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