活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆制造技术

本发明专利技术的实施方式涉及活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆。提供一种能够实现高容量的二次电池的活性物质及电极、高容量的二次电池及电池包以及搭载该电池包的车辆。根据实施方式，可提供一种含有具有四方晶的晶体结构的复合氧化物的活性物质。复合氧化物可用通式Li

【技术实现步骤摘要】
活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆


[0001]本专利技术的实施方式涉及活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆。

技术介绍

[0002]近年来，作为高能量密度电池，一直在广泛开展锂离子二次电池、非水电解质二次电池等二次电池的研究开发。二次电池作为混合动力电动车及电动汽车等车辆用电源或手机基站的无停电电源用等的电源而受到期待。因此，二次电池除了能量密度，还要求快速充放电性能、长期可靠性等其它性能优异。
[0003]作为普通的锂离子电池的负极，可列举使用石墨等碳质物作为活性物质的碳系负极。采用碳系负极的电池如果反复进行快速充放电，则在电极上产生金属锂的枝晶析出，有由内部短路造成的发热及着火的顾虑。于是，开发了通过取代碳质物而在负极中使用金属复合氧化物，提高了负极工作电位的电池。例如，在负极中使用尖晶石型锂钛复合氧化物Li4Ti5O
12
的电池平均工作电位高至1.55V(vs.Li/Li
+
)，因而不进行Li枝晶的析出，所以能进行稳定的快速充放电，且在难产生电解液的还原副反应的电位下工作，因而与使用碳系负极的电池相比寿命也长。可是，在负极中使用Li4Ti5O
12
的电池中，活性物质材料的理论容量低至175mAh/g，与具备碳系负极的电池相比，有能量密度低的问题。
[0004]于是，在研究单斜晶型铌
‑
钛复合氧化物TiNb2O7。其是虽然以锂的氧化
‑
还原电位为基准计在1V(vs.Li/Li
+
)附近具有工作电位、但显示高容量的活性物质材料。因此，在体积能量密度方面，期待着得到超过碳系负极的能量密度。但是，为了真正普及电动车辆，从提高续航距离等观点出发，期望今后进一步提高锂离子二次电池的能量密度，另外期望开发高容量的快速充电电池。

技术实现思路

[0005]实施方式的目的是，提供能够实现高容量的二次电池的活性物质及电极、高容量的二次电池及电池包以及搭载该电池包的车辆。
[0006]根据实施方式，可提供一种含有具有四方晶的晶体结构的复合氧化物的活性物质。复合氧化物可用通式Li
a
Ti
b
Nb2‑
2d
M
c+2d
O
2b+5+3c
表示。这里，M为选自W及Mo中的任一种，且0≤a≤b+4+3c、0＜b＜2－2d及0＜c＜2－4d。
[0007]根据另一个实施方式，可提供含有上述活性物质的电极。
[0008]根据又一个实施方式，可提供具备正极、负极和电解质的二次电池。负极为上述的电极。
[0009]根据再一个实施方式，可提供具备上述二次电池的电池包。
[0010]此外，根据实施方式，可提供具备上述电池包的车辆。
[0011]上述活性物质能够实现高容量的二次电池。此外，活性物质能够提供可实现高容量的二次电池的电极、高容量的二次电池及电池包以及搭载该电池包的车辆。
附图说明
[0012]图1是表示实施方式涉及的活性物质所含的复合氧化物的一个例子的晶体结构的示意图。
[0013]图2是表示实施方式涉及的活性物质所含的复合氧化物的另一个例子的晶体结构的示意图。
[0014]图3是表示实施方式涉及的活性物质所含的复合氧化物的又一个例子的晶体结构的示意图。
[0015]图4是概略地表示实施方式涉及的二次电池的一个例子的剖视图。
[0016]图5是图4所示的二次电池的A部的放大剖视图。
[0017]图6是示意性地表示实施方式涉及的二次电池的其它例子的局部切口立体图。
[0018]图7是图6所示的二次电池的B部的放大剖视图。
[0019]图8是概略地表示实施方式涉及的组电池的一个例子的立体图。
[0020]图9是概略地表示实施方式涉及的电池包的一个例子的分解立体图。
[0021]图10是表示图9所示的电池包的电路的一个例子的方框图。
[0022]图11是概略地表示实施方式涉及的车辆的一个例子的局部透视图。
[0023]图12是概略地表示实施方式涉及的车辆中的有关电系统的控制系统的一个例子的图。
[0024]图13是表示实施例1中的活性物质复合氧化物的通过广角X射线散射测定得到的光谱的曲线图。
[0025]图14是表示实施例2中的活性物质复合氧化物的通过广角X射线散射测定得到的光谱的曲线图。
[0026]图15是表示实施例3中的活性物质复合氧化物的通过广角X射线散射测定得到的光谱的曲线图。
[0027]图16是表示比较例1中的活性物质复合氧化物的通过广角X射线散射测定得到的光谱的曲线图。
[0028]图17是表示实施例1及比较例1中的初次充放电曲线的曲线图。
[0029]图18是表示实施例2及比较例1中的初次充放电曲线的曲线图。
[0030]图19是表示实施例3及比较例1中的初次充放电曲线的曲线图。
[0031]符号说明
[0032]1－电极组、2－外包装构件、3－负极、3a－负极集电体、3b－含负极活性物质层、4－隔膜、5－正极、5a－正极集电体、5b－含正极活性物质层、6－负极端子、7－正极端子、10－晶体结构、10a－八面体、10b－四面体、11－晶体结构、11a－八面体、12－晶体结构、12a－八面体、12b－四面体、21－母线、22－正极侧引线、23－负极侧引线、24－粘结胶带、31－收纳容器、32－盖、33－保护片材、34－印制电路布线基板、35－布线、40－车辆主体、41－车辆用电源、42－电控制装置、43－外部端子、44－转换器、45－驱动电机、100－二次电池、200－组电池、200a－组电池、200b－组电池、200c－组电池、300－电池包、300a－电池包、300b－电池包、300c－电池包、301a－组电池监视装置、301b－组电池监视装置、301c－组电池监视装置、342－正极侧连接器、343－负极侧连接器、345－热敏电阻、346－保护电路、342a－布线、343a－布线、350－通电用的外部端子、352－正侧端子、353－负侧
端子、348a－正极侧布线、348b－负极侧布线、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、416－电流检测部、417－负极输入端子、418－正极输入端子、L1－连接线、L2－连接线、W－驱动轮。
具体实施方式
[0033]为得到高容量材料，优选选定载体离子(例如锂离子)嵌入时的电荷补偿量大的材料。因此，作为更高容量的化合物，例如可采用含有6价的元素即钨元素(W)或钼元素(Mo)的复合氧化物。作为钨
‑
铌复合氧化物材料，例如作为W比高的组成存在具有用Nb
18
W8O
69
及Nb
16
W5O
55
等表示的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活性物质，其包含具有四方晶的晶体结构、且用通式Li
a
Ti
b
Nb2‑
2d
M
c+2d
O
2b+5+3c
表示的复合氧化物，M为选自W及Mo中的任一种，且0≤a≤b+4+3c、0＜b＜2－2d、0＜c＜2－4d。2.根据权利要求1所述的活性物质，其中，所述通式中的M为W，所述复合氧化物具有下述晶体结构：含有由氧和金属元素构成的八面体结构，且含有16个所述八面体结构以顶点共有的方式构成的氧化铼型的块结构。3.根据权利要求1所述的活性物质，其中，所述通式中的M为Mo，所述复合氧化物具有下述晶体结构：含有由氧和金属元素构成的八面体结构，且含有9个所述八面体结构以顶点共有的方式构成的氧化铼型的块结构。4.根据权利要求1～3中任一项所述的活性物质，其中，进一步含有选自Ti、V、Ta、Fe、Bi、Sb、As、P、Cr、Mo、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y、Zr及Si中的1种以上的元素。5.根据权利要求1～4中任一项所述的活性物质，其中，在根据采用Cu
‑
Kα射线源的粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊势一树，休石纮史，保科圭吾，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：