电化学元件用电极活性物质及其制造方法、电化学元件用电极材料、电化学元件用电极、电化学元件以及移动体技术

本发明专利技术提供负荷特性和充放电循环特性优异的电化学元件、可构成上述电化学元件的电极活性物质、其制造方法、电极材料和电极以及具有上述电化学元件的移动体。本发明专利技术的电化学元件用电极活性物质的特征在于，具有单斜晶型的晶体结构，包含满足下述通式(1)的氧化物。A

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学元件用电极活性物质及其制造方法、电化学元件用电极材料、电化学元件用电极、电化学元件以及移动体


[0001]本专利技术涉及负荷特性和充放电循环特性优异的电化学元件、可构成上述电化学元件的电极活性物质、其制造方法、电极材料和电极、以及具有上述电化学元件的移动体。

技术介绍

[0002]作为电化学元件的一种的非水电解质二次电池被利用于移动电话、笔记本型个人计算机等便携式电子设备、电动汽车等的电源用途，但随着它们的小型化、高功能化等，对于非水电解质二次电池也要求更小型、轻量且高容量、高能量密度。
[0003]在目前的非水电解质二次电池中，通常，正极活性物质使用含锂复合氧化物，负极活性物质使用石墨等。
[0004]另外，例如为了构成不会发生由负极中的锂析出所引起的内部短路而能够以大电流值进行充放电的电池，还尝试了负极活性物质使用尖晶石型的钛酸锂(Li4Ti5O
12
)。但是，钛酸锂的理论容量(175mAh/g(600mAh/cm3))比石墨的理论容量(372mAh/g(830mAh/cm3))小，在这一点上存在问题。
[0005]由此，近年来，作为容量比钛酸锂大的负极活性物质，研究了TiNb2O7、Ti2Nb
10
O
29
、AlNb
11
O
29
、Zn2Nb
34
O
87
、Cu
0.02
Ti
0.94
Nb
2.04
O7等铌与其他金属的氧化物的应用(专利文献1～5、非专利文献1～4等)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2018
‑
160365号公报
[0009]专利文献2：日本特开2019
‑
53945号公报
[0010]专利文献3：日本特开2019
‑
160729号公报
[0011]专利文献4：日本特开2021
‑
82420号公报
[0012]专利文献5：国际公开第2021/074592号
[0013]非专利文献
[0014]非专利文献1：Electrochemistry Communications(电化学通讯)，2012年，25卷，39
‑
42页
[0015]非专利文献2：ACS Applied Material Interfaces(ACS应用材料与界面)，2019年，11卷，6086
‑
6096页
[0016]非专利文献3：Journal of Materials Chemistry A(材料化学杂志A)，2019年，7卷，25537
‑
25547页
[0017]非专利文献4：Journal of Power Sources(动力来源杂志)，2016年，328卷，336
‑
344页

技术实现思路

[0018]专利技术所要解决的课题
[0019]然而，对于非水电解质二次电池，也要求负荷特性、充放电循环特性的提高，但在将专利文献1～5、非专利文献1～4中公开那样的材料作为活性物质的情况下，难以兼顾负荷特性和充放电循环特性。
[0020]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供负荷特性和充放电循环特性优异的电化学元件、可构成上述电化学元件的电极活性物质、其制造方法、电极材料和电极、以及具有上述电化学元件的移动体。
[0021]用于解决课题的方法
[0022]本专利技术的电化学元件用电极活性物质的特征在于，具有单斜晶型的晶体结构，是满足下述通式(1)的氧化物。
[0023]A
y
M
1α
Al
x
‑
α
Nb
12
‑
x
‑
z
M
2z
O
29
‑
δ
ꢀꢀ
(1)
[0024]上述通式(1)中，A为Li和Na中的至少一种元素，M1为选自由Fe、Mn、Zn、Cu、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、Co、Eu、Y、Bi、La、Ce、Nd、Sm和Gd组成的组中的至少1种元素，M2为选自由K、Ti、Ni、Zr、V、Mo、Ta和W组成的组中的至少1种元素，0<x≤1.1，0≤y≤24，0≤z≤2，
‑
1≤δ≤2，0<α≤0.4x。
[0025]另外，本专利技术的电化学元件用电极材料的特征在于，含有本专利技术的电化学元件用电极活性物质。
[0026]进而，本专利技术的电化学元件用电极的特征在于，含有本专利技术的电化学元件用电极活性物质，或含有本专利技术的电化学元件用电极材料。
[0027]而且，本专利技术的电化学元件的特征在于，具有正极和负极，上述正极和上述负极中的任一方为本专利技术的电化学元件用电极。
[0028]另外，本专利技术的移动体的特征在于，具有本专利技术的电化学元件。
[0029]需要说明的是，本专利技术的电化学元件用电极活性物质通过经过将上述通式(1)所示的氧化物或其前体在真空气氛下在碳制的容器内进行烧成的工序来制造，从而能够进一步提高其特性。
[0030]专利技术效果
[0031]根据本专利技术，能够提供负荷特性和充放电循环特性优异的电化学元件、可构成上述电化学元件的电极活性物质、其制造方法、电极材料和电极以及具有上述电化学元件的移动体。
附图说明
[0032]图1是示意性地表示本专利技术的一个实施方式的电化学元件的一例的截面图。
[0033]图2是示意性地表示本专利技术的一个实施方式的电化学元件的另一例的俯视图。
[0034]图3是图2的I
‑
I线截面图。
具体实施方式
[0035]以下，基于实施方式对本专利技术进行说明。
[0036]<电化学元件用电极活性物质>
[0037]本实施方式的电化学元件用电极活性物质(以下，有时简称为“活性物质”)具有单斜晶型的晶体结构，是满足下述通式(1)的氧化物。
[0038]A
y
M
1α
Al
x
‑
α
Nb
12
‑
x
‑
z
M
2z
O
29
‑
δ
ꢀꢀ
(1)
[0039]上述通式(1)中，A为Li和Na中的至少一种元素，M1为选自由Fe、Mn、Zn、Cu、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、Co、Eu、Y、Bi、La、Ce、Nd、Sm和Gd组成的组中的至少1种元素，M2为选自由K、Ti、Ni、Zr、V、Mo、Ta和W组成的组中的至少1种元素，0&l本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电化学元件用电极活性物质，其特征在于，包含具有单斜晶型的晶体结构且满足下述通式(1)的氧化物，A
y
M
1α
Al
x
‑
α
Nb
12
‑
x
‑
z
M
2z
O
29
‑
δ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)所述通式(1)中，A为Li和Na中的至少一种元素，M1为选自由Fe、Mn、Zn、Cu、Ag、Mg、Ca、Sr、Ba、Co、Eu、Y、Bi、La、Ce、Nd、Sm和Gd组成的组中的至少1种元素，M2为选自由K、Ti、Ni、Zr、V、Mo、Ta和W组成的组中的至少1种元素，0<x≤1.1，0≤y≤24，0≤z≤2，
‑
1≤δ≤2，0<α≤0.4x。2.根据权利要求1所述的电化学元件用电极活性物质，其中，所述通式(1)中，元素M1为选自由Fe、Zn和Cu组成的组中的至少1种元素，0<δ≤2。3.根据权利要求1或2所述的电化学元件用电极活性物质，其中，所述通式(1)所示的氧化物中的Nb
4+
相对于全部Nb的以原子％计的比率Z为3.5≤Z≤30。4.根据权利要求1或2所述的电化学元件用电极活性物质，其中，在将波长500nm时的吸光度设为A1、将波长600nm时的吸光度设为A2以及将波长700nm时的吸光度设为A3时，满足A1<A2...

【专利技术属性】
技术研发人员：冨田健太郎，佐藤优太，上剃春树，
申请(专利权)人：麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：