本发明专利技术提供一种非水电解质电池，其具备：外包装材料、收纳于所述外包装材料内的正极、在空间上与所述正极分开地收纳于所述外包装材料内且包含活性物质的负极、以及填充于所述外包装材料内的非水电解质，其中，所述活性物质包含含有选自Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｇａ及Ｉｎ中的至少一种元素的单斜晶系β型钛复合氧化物，而且，所述至少一种元素的含量合计为０．０３重量％～３重量％，所述非水电解质电池具有高容量、大电流特性及优异的充放电循环性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电池用活性物质、非水电解质电池及电池包。
技术介绍
近年来，具有单斜晶系β型结构的钛氧化物(记为TiO2(B))作为非水电解质电池用活性物质而引人瞩目(参照专利文献1 3)。以往，实用的尖晶石型钛酸锂(Li4Ti5O12) 每单位化学式的可嵌入和脱嵌的锂离子数量为3个。因此，每1个钛离子中可嵌入和脱嵌的锂离子数量为3/5，0.6是理论上的最大值。与此相对，TiO2 (B)的每1个钛离子中可嵌入和脱嵌的锂离子数量最大为1. 0。因此，具有理论容量高达约335mAh/g的特性。但是，TiO2(B)的实用的电极容量如专利文献1或专利文献2所公开的那样，为 170 200mAh/g左右，明显低于理论容量。认为这是因为虽然TiO2 (B)的晶体结构中可成为Li主体的位点有多个，但是由于固体中的Li离子的扩散性低，因而有效的可移动Li离子较少。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2008-34368号公报专利文献2 日本特开2008-117625号公报专利文献3 :W02009/028553A
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于提供一种包含提高了电子传导性的TiO2(B)的电池用活性物质、含有该活性物质作为负极活性物质且具有高容量、大电流特性及优异的充放电循环性能的非水电解质电池、以及具备多个该非水电解质电池的电池包。用于解决问题的手段根据本专利技术第一方面，提供一种电池用活性物质，其包含含有选自V、Nb、Ta、Al、Ga 及化中的至少一种元素的单斜晶系β型钛复合氧化物，而且，所述至少一种元素的含量合计为0. 03重量％ 3重量％。根据本专利技术第二方面，提供一种非水电解质电池，其具备外包装材料、收纳于所述外包装材料内的正极、在空间上与所述正极分开地收纳于所述外包装材料内且包含活性物质的负极、以及填充于所述外包装材料内的非水电解质，其中，所述活性物质包含含有选自V、Nb、Ta、Al、( 及h中的至少一种元素的单斜晶系β型钛复合氧化物，而且，所述至少一种元素的含量合计为0. 03重量％ 3重量％。根据本专利技术第三方面，提供一种电池包，其具备多个非水电解质电池，各电池以串联或并联的方式电连接或者以串联及并联的方式电连接。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种高容量且有助于大电流特性及优异的充放电循环性能的电池用活性物质、高容量且具有大电流特性及优异的充放电循环性能的非水电解质电池、以及具备多个该非水电解质电池的电池包。附图说明图1是表示实施方式的扁平形非水电解质电池的剖面图。图2是图1的A部的放大剖面图。图3是表示实施方式的电池包的分解立体图。图4是图3的电池包的方块图。图5是表示实施例1的钛复合氧化物的X射线衍射图的图。图6是表示单斜晶系β型钛氧化物(TiO2(B))的晶体结构的示意图。具体实施例方式下面，对本专利技术的电池用活性物质、非水电解质电池及电池包进行详细说明。实施方式的电池用活性物质包含含有选自V、Nb、Ta、Al、fei& h中的至少一种元素的单斜晶系β型钛复合氧化物。至少一种元素例如占有单斜晶系β型钛复合氧化物的 Ti位点。至少一种元素的含量相对于电池活性物质合计为0.03重量％ 3重量％。在此， 所谓的至少一种元素的含量合计为0. 03重量％ 3重量％是指，在单独使用上述元素的情况下，意味着各个元素的含量为0. 03重量％ 3重量在使用两种以上的元素的情况下， 意味着各元素合计的含量为0. 03重量％ 3重量％。选自V、Nb、Ta、Al、fei及h中的至少一种元素的合计含量可通过ICP发光光谱法 (也称为发射光谱法)进行测定。使用ICP发光光谱法进行的上述元素含量的测定例如可以按以下的方法实施。在放电状态下将电池解体，取出电极(例如负极)，使该负极层在水中失活。其后，抽出负极层中的钛复合氧化物。抽出处理例如可通过在大气中的加热处理而除去负极层中的导电剂及粘合剂来进行。将抽出的钛复合氧化物称取到容器中后，进行酸溶解或碱溶解，从而得到测定溶液。使用测定装置(例如SII NanoTechnology :SPS_1500V) 对该测定溶液进行ICP发光分光，由此测定上述元素的含量。将单斜晶系二氧化钛的晶体结构记为TiO2(B)。用TiOJB)表示的晶体结构主要属于空间群C2/m，表示图6中例示的那样的隧道结构。关于TiO2(B)的详细的晶体结构，在 R. Marchand, L. Brohan, M. Tournoux, Material Research 的文献中有记载。如图6所示，对于用TiO2(B)表示的晶体结构，钛离子53和氧化物离子52构成骨架结构部分51a，其具有该骨架结构部分51a交替配置而成的结构。在骨架结构部分51a彼此之间形成有空隙部分51b。该空隙部分51b能够成为嵌入(插入)不同原子种的主体位点。据认为，TiO2 (B)在其晶体表面也存在可嵌入脱嵌不同原子种的主体位点。通过锂离子在这些主体位点的嵌入和脱嵌，能够使T^2 (B)可逆地嵌入和脱嵌锂离子。如果锂离子插入到空隙部分51b中，则构成骨架的Ti4+被还原为Ti3+，由此确保晶体的电中性。由于TiO2(B)每1个化学式具有一个Ti4+，因而理论上可以在层间最大插入一个锂离子。因此，具有TiOJB)晶体结构的氧化钛化合物能够用通式LixTiO2 (O彡χ彡1)表示。该情况下，与上述的专利文献1、2所记载的二氧化钛相比，可得到接近2倍的理论容量即 335mAh/g。但是，由于这种TiO2(B)为绝缘体，因而难以充分发挥其这样高的容量。另外，包含TiOJB)作为活性物质的非水电解质电池的大电流特性降低。因此，在实施方式中，通过使单斜晶系β型钛氧化物(TiO2(B))含有规定量的选自V、Nb、Ta、Al、( 及h中的至少一种元素，可提高TiO2 (B)的电子传导性。因而，能够充分发挥TiO2 (B)所具有的高容量性能，且在装入电池中时，能够得到有助于大电流特性及优异的充放电循环性能的电池用活性物质。在选自V、Nb、Ta、Al、fei&h中的至少一种元素中，优选为Nb。在使用两种以上的上述元素的情况下，优选使用Nb与V这两种、Nb与Ta这两种、或者Nb、V与Ta这三种。如果至少一种元素的含量合计低于0. 03重量％，则难以得到TiO2(B)的电子传导性的提高及晶体结构的稳定化效果。如果至少一种元素的含量合计超过3重量％，则有可能使TiO2 (B)出现异相而使电容量及充放电循环性能下降。更优选至少一种元素的含量相对于活性物质合计为0. 03 1重量％。含有至少一种元素的TW2⑶的一次粒径优选为IOOnm 1 μ m。在一次粒径为 IOOnm以上的情况下，在工业生产上易于处理。在一次粒径为1 μ m以下的情况下，能够使锂离子顺利地扩散到TiO2 (B)的固体内。含有至少一种元素的TiO2(B)的比表面积优选为5m2/g 50m2/g。在比表面积为 5m2/g以上的情况下，可以充分确保锂离子的嵌入和脱嵌位点。在比表面积为50m2/g以下的情况下，在工业生产上易于处理。下面，对实施方式的电池用活性物质的制造方法进行说明。首先，准备使例如Na2Ti307、K2Ti409、Cs2Ti5012这样的钛酸碱金属化合本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电池用活性物质，其包含含有选自Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｇａ及Ｉｎ中的至少一种元素的单斜晶系β型钛复合氧化物，而且，所述至少一种元素的含量合计为０．０３重量％～３重量％。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：稻垣浩贵，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP
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