电极体以及使用电极体的二次电池制造技术

本发明专利技术的主要目的是提供可以得到高容量的二次电池的电极体。本发明专利技术通过提供电极体而解决上述课题，所述电极体的特征在于，具有活性物质和导电助剂，所述活性物质包含金属氧化物，所述导电助剂是所述金属氧化物中的一部分氧原子缺失且在所述金属氧化物中导入氮原子而成的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以得到高容量的二次电池的电极体。
技术介绍
以往，为了使二次电池实现高性能化，对构成二次电池的电极体的活性物质、导电助剂进行了很多研究。例如，在专利文献I中公开了将在NH3中对TiO2进行热处理、用氮取代氧原子而得到的化合物作为Li离子电池的活性物质使用的Li离子电池。在该Li离子电池中，可以降低活性物质的内部电阻。另外，在专利文献2中公开了将TiO2在含有氢、氨和一氧化碳的Ar气氛中进行热处理而导入氧原子缺失，从而提高了电子传导性的活性物质。另外，仅由活 性物质构成电极体时，得不到充分的电子传导性，因此通过添加具有电子传导性的碳系材料作为导电助剂，以实现电子传导性的提高。专利文献I:日本特开2006-032321号专利文献2:日本特开2005-340078号
技术实现思路
但是，专利文献I中公开的活性物质虽然通过导入氮而提高了电子传导性，但容量下降，因此不能期望二次电池的高容量化。另外，专利文献2公开的活性物质即便是通过仅导入氧原子缺失而使电子传导性只提高至10_6S/cm左右，但导致容量下降的可能性高。另外，碳系材料具有电子传导性，但不具有锂离子传导性，所以将碳系材料作为导电助剂使用时，电极体中的锂离子传导通路被切断，可能导致容量下降。另外，碳系材料对二次电池的容量成分不作出贡献，所以作为导电助剂使用时，二次电池的容量下降。本专利技术是鉴于上述实际情况而进行的，主要目的是提供能够得到高容量的二次电池的电极体。为了实现上述目的，在本专利技术中提供一种电极体，其特征在于，具有活性物质和导电助剂，上述活性物质包含金属氧化物，上述导电助剂是使上述金属氧化物中的一部分氧原子缺失且在上述金属氧化物中导入氮原子而成的。根据本专利技术，由于上述导电助剂是使构成上述活性物质的金属氧化物中的一部分氧原子缺失且在上述金属氧化物中导入氮原子而成的，因此，具有锂离子传导性并且具有电子传导性。由此，在利用了上述电极体的二次电池中可实现高容量化。另外，在本专利技术中提供一种电极体，其特征在于，具有活性物质和导电助剂，所述导电助剂包含电子传导性为10_4S/cm以上的导电性金属氧化物。根据本专利技术，上述导电助剂具有锂离子传导性并且具有上述的高电子传导性。由此，在使用了上述电极体的二次电池中可实现高容量化。在上述专利技术中，优选上述活性物质包含金属氧化物，上述导电性金属氧化物是使上述金属氧化物中的一部分氧原子缺失且在上述金属氧化物中导入氮原子而成的。这是因为在使用了上述电极体的二次电池中可有效地实现高容量化。在上述专利技术中，优选上述金属氧化物为Li4Ti5O1215这是因为在使用了上述电极体的二次电池中可以更有效地实现高容量化。另外，在本专利技术中提供一种二次电池用导电助剂，其特征在于，使Li4Ti5O12的一部分氧原子缺失且导入氮原子而成，电子传导性为10_4S/Cm以上。根据本专利技术，上述二次电池用导电助剂具有锂离子传导性并且具有上述的高电子传导性。由此，在将上述二次电池用导电助剂用于电极体的二次电池中可实现高容量化。另外，在专利技术中提供一种二次电池，其特征在于，将上述电极体用于正极层和负极层中的至少一方。 根据本专利技术，由于在上述二次电池中使用上述电极体，因此可以实现高容量化。在本专利技术中，发挥能够提供实现了高容量化的电极体的效果。附图说明图I是表示具有混合活性物质的粒子和导电助剂的粒子的形态(A形态)的电极体的简要剖视图。图2是表示具有在活性物质的粒子的表面形成导电助剂的被膜的形态(B形态)的电极体的简要剖视图。图3是表示在活性物质的粒子表面的一部分形成导电助剂的被膜的形态(B形态)的简要剖视图。图4是表示在活性物质的粒子表面的整体上形成导电助剂的被膜的形态(B形态)的简要剖视图。图5是表示具有将活性物质的粒子表面变质成导电助剂而形成导电助剂的变质层(C形态)的形态的电极体的简要剖视图。图6是表示具有将活性物质的粒子表面变质成导电助剂而形成导电助剂的变质层(C形态)的形态的电极体的简要剖视图。图7是表示二次电池的一个例子的简要剖视图。图8是表示了对实施例I、实施例2和比较例I中制造的全固体二次电池的充放电特性评价的结果的曲线图。图9是表示了对实施例3的试样的XRD测定结果的曲线图。图10是表示了对实施例3的试样的XPS测定结果的曲线图。图11是表示了对实施例3的试样的充放电特性评价的结果的曲线图。图12是表示了对实施例4的试样的充放电特性评价的结果的曲线图。具体实施形态以下，对使用了本专利技术的电极体、二次电池用导电助剂和上述电极体的二次电池详细进行说明。A.电极体首先，对本专利技术的电极体进行说明。本专利技术的电极体可以分类为具有包含金属氧化物的活性物质、和使上述金属氧化物中的一部分氧原子缺失且在上述金属氧化物中导入氮原子而成的导电助剂的电极体(第I形态)，以及具有活性物质、和包含电子传导性为10-4S/cm以上的导电性金属氧化物的导电助剂的电极体(第2形态)这两种形态。以下，按各形态，对本专利技术的电极体进行详细说明。I.第I形态本形态的电极体的特征是具有活性物质和导电助剂，所述活性物质包含金属氧化物，所述导电助剂是使上述金属氧化物中的一部分氧原子缺失且在上述金属氧化物中导入氮原子而成的。根据本形态，上述导电助剂是使构成上述活性物质的金属氧化物中的一部分氧原子缺失且在上述金属氧化物中导入氮原子而成的。因此，上述导电助剂具有电子传导性并且具有锂离子传导性，具有容量。进而，上述导电助剂和上述活性物质的充放电电位相同，所以在上述电极体中，可以有效地利用上述导电助剂的充放电容量。由此，在使用了上述电极体的二次电池中，可以实现体积能量密度的提高。以下，对本形态的电极体详细进行说 明。1-1.活性物质本形态中的活性物质的特征是包含金属氧化物。以下，对在本形态中用作活性物质的金属氧化物进行说明。上述金属氧化物只要是当使一部分氧原子缺失、并导入了氮原子时具有电子传导性并且还具有锂离子传导性、具有容量的金属氧化物，就没有特别的限定。作为上述金属氧化物，可以举出例如由通式(I )LixMy0z(M为过渡金属元素，χ=0· 02 2. 2，y=l 2，z=l. 4 4)表示的金属氧化物。在上述通式(I)中，M优选为选自Co、Mn、Ni、V和Fe等中的I种或2种以上。另外，作为这样的金属氧化物，具体而言，可以举出Li4Ti5012、Li(Nia5Mnh5)O4'LiCo02、LiMn02、LiNi02、LiV02、LiNiv3Ccv3Mrv3O2'LiMn204、Li2FeSiO4 和 Li2MnSiO4 等。其中，优选Li4Ti5012、Li (Nia5Mnh5)O4等，特别优选Li4Ti5O1215这是因为使Li4Ti5O12的一部分氧原子缺失且导入氮原子而成的导电助剂能够成为具有高电子传导性的导电助剂。此外，作为本形态中的金属氧化物，还可以使用Li2FeSiO4等其它金属氧化物。1-2.导电助剂本形态中的导电助剂是使构成上述活性物质的金属氧化物的一部分氧原子缺失且在上述金属氧化物中导入氮原子而成的。以下，对本形态中的导电助剂及其制造方法进行说明。(I)金属氧化物上述导电助剂是构成上述活性物质的金属氧化物变性而成的。关于上述金属氧化物的说明与“A.电极体I.第I形态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：三木秀教，大木荣干，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：