一种用于电池的活性材料，其包含Y2Ti2O5S2结晶相，并且具有0.3或更小的IB/IA值和0.15或更小的IC/IA值，其中IA、IB和IC分别是通过利用CuKα辐射的X射线衍射测量的所述Y2Ti2O5S2结晶相在2θ＝34.5°时的峰强度、Y2Ti2O7结晶相在2θ＝35.6°时的峰强度、和TiS2在2θ＝34.1°时的峰强度。所述活性材料通过以下方法合成：准备原料组合物，所述原料组合物包含TiS2、TiO2和Y2O3并且具有大于1的TiS2∶Y2O3的摩尔比，或者包含TiS2、TiO2和Y2O3并且具有小于1的TiO2∶Y2O3的摩尔比，和加热所述原料组合物。包含在电池中的正电极或负电极活性材料层(1、2)可以包含所述活性材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于电池的活性材料、包含用于电池的活性材料的电池以及用于制造用于电池的活性材料的方法，所述用于电池的活性材料可用作例如锂电池的负电极活性材料。2.相关技术描述锂电池由于其高的电动势和高能量密度而已经在多个领域中被投入实际使用，例如与信息相关的设备和通信设备。此外，从环境保护和资源消耗的角度，在汽车领域中也期望电动车辆和混合动力车辆的快速发展，并且考虑将锂电池作为用于这样的车辆的电源。锂电池通常具有包含正电极活性材料的正电极活性材料层、包含负电极活性材料的负电极活性材料层、和形成在正电极活性材料层和负电极活性材料层之间的电解质层。碳材料(例如石墨)用作锂电池的负电极活性材料。另一方面，期望具有较高热稳定性的活性材料以改善安全性。日本专利申请公开2008-123787 (JP-A-2008-123787)公开了一种非水电解质电池，其中钛酸锂(LTO)用作负电极活性材料。因为LTO是氧化物，所以其具有高的热稳定性并且在安全性方面有利。然而，因为LTO具有约1.5V的Li嵌入-脱嵌电势(氧化-还原电势)(其高于碳材料的Li嵌入-脱嵌电势(约0.3V))，如相对于金属Li测量的(如针对金属Li测量的)，所以所得电池具有较低的电池电压。例如，电池电压可以定义为正电极活性材料的Li嵌入-脱嵌电势和负电极活性材料的Li嵌入-脱嵌电势之间的差。因此，由于负电极活性材料的Li嵌入-脱嵌电势较高，所以在使用相同的正电极活性材料的情况下所得电池具有较低的电池电压。在“Electronical Iy Driven Structural Distortions in LithiumIntercalates of the n = 2Ruddlesden-Popper-Type Host Y2Ti2O5S2:Synthesis,Structure, and Properties of LixY2Ti2O5S2 (0 < x < 2),，’Geoffrey Hyett 等人,Journalof the American Society, 126,1980-1991 (2004)中公开了 LixY2Ti2O5S2 的物理性质评价。然而，在该文献中，只简单评价了 LixY2Ti2O5S2的物理性质，而没有进行电池性质的评价。另夕卜，在“Electronically Driven Structural Distortions in Lithium Intercalatesof the n = 2Ruddlesden-Popper-Type Host Y2Ti2O5S2:Synthesis, Structure, andProperties of LixY2Ti2O5S2 (0 < x < 2),’’Geoffrey Hyett 等人,Journal of the AmericanSociety，126，1980-1991 (2004)中，Li 被强制引入 Y2Ti2O5S2 中以合成 LixY2Ti205S2。然而，没有Li可以被脱嵌的说明，并且没有建议LixY2Ti2O5S2相应地可以用作活性材料的说明。为了获得高性能电池，具有高的热稳定性和低的电势的用于电池的活性材料是必要的。基于前述研究，本专利技术人已经发现，包含Y2Ti2O5S2结晶相的用于电池的活性材料可以是满足上述要求的活性材料之一(PCT/JP2011/053502)
技术实现思路
当从组成的角度使用等摩尔量的TiS2、Ti0jPY203时可以获得Y2Ti205S2。然而，实际上，当使用包含等摩尔量的TiS2、TiO2和Y2O3的原料组合物时，形成少量的杂质。本专利技术提供一种包含具有低杂质含量的基本上单Y2Ti2O5S2结晶相的用于电池的活性材料、包含用于电池的活性材料的电池以及用于制造用于电池的活性材料的方法。由于大量的研究，本专利技术人发现，具有低杂质含量的基本上单Y2Ti2O5S2结晶相可以通过调节原料组合物中TiS2和TiO2中至少之一的比例来实现，并且做出了本专利技术。本专利技术的第一方面涉及一种用于电池的活性材料。所述活性材料包括Y2Ti2O5S2结晶相，并且具有0.3或更小的IB/IA值和0.15或更小的IC/IA值，其中IA、Ib和Ic分别是通过利用CuKa辐射的X射线衍射测量的所述Y2Ti2O5S2结晶相在2 Θ =34.5°时的峰强度、Y2Ti2O7结晶相在2 Θ =35.6°时的峰强度、和1152在2 0 =34.1°时的峰强度。根据本专利技术的第一方面，1^14和Ie/IA值小于特定值的事实确保用于电池的活性材料包含具有低杂质含量的基 本上单Y2Ti2O5S2结晶相。本专利技术的第二方面涉及一种电池。所述电池包括:包含正电极活性材料的正电极活性材料层、包含负电极活性材料的负电极活性材料层、和形成在所述正电极活性材料层和所述负电极活性材料层之间的电解质层。所述正电极活性材料层或所述负电极活性材料层包含上述活性材料。根据本专利技术的第二方面，具有高热稳定性的所述用于电池的活性材料的使用确保了电池是安全的和可靠的电池。在上述方面中，所述负电极活性材料层可以包含所述活性材料。这是因为可以实现具有高电池电压的电池。在上述方面中，所述活性材料可以与由Li1+xAlxGe2_x(P04)3代表的固体电解质材料接触，其中X等于或大于O、并且等于或小于2。包含所述活性材料的所述正电极活性材料层或所述负电极活性材料层可由烧结体构成。这是因为可以防止在煅烧期间在用于电池的活性材料和LAGP之间的界面处形成不同的相。在上述方面中，所述正电极活性材料层可以包括橄榄石型正电极活性材料。所述正电极活性材料层、所述电解质层和所述负电极活性材料层可以包含由Li1+xAlxGe2_x (PO4) 3代表的固体电解质材料，其中X等于或大于O、并且等于或小于2。所述正电极活性材料层、所述电解质层和所述负电极活性材料层可以一体化为烧结体。这是因为可以防止在煅烧期间在用于电池的活性材料(负电极活性材料)和LAGP之间的界面处和在正电极活性材料和LAGP之间的界面处形成不同的相。此外，当正电极活性材料层、电解质层和负电极活性材料层全都包含LAGP时，可以实现具有低界面电阻的烧结体。本专利技术的第三方面涉及一种电池。所述电池包括:包含正电极活性材料的正电极活性材料层、包含负电极活性材料的负电极活性材料层、和形成在所述正电极活性材料层和所述负电极活性材料层之间的电解质层。所述正电极活性材料层或所述负电极活性材料层包含具有Y2Ti2O5S2结晶相的活性材料。所述活性材料与由Li1+xAlxGe2_x(PO4)3代表的固体电解质材料接触，其中X等于或大于O、并且等于或小于2。包含所述活性材料的所述正电极活性材料层或所述负电极活性材料层由烧结体构成。根据本专利技术的第三方面，具有高热稳定性的所述用于电池的活性材料的使用确保了电池是安全的和可靠的电池。此外，在本专利技术中，可以防止在煅烧期间在用于电池的活性材料和LAGP之间的界面处形成不同的相。在上述方面中，所述活性材料可以主要由Y2Ti2O5S2结晶相组成。这是因为用于电池的活性材料具有较低的电势。在上述方面中，所述负电极活性材料层可以包含所述活性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电池的活性材料，包括：Y2Ti2O5S2结晶相，其中所述活性材料具有0.3或更小的IB/IA值和0.15或更小的IC/IA值，其中IA、IB和IC分别是通过利用CuKα辐射的X射线衍射测量的所述Y2Ti2O5S2结晶相在2θ＝34.5°时的峰强度、Y2Ti2O7结晶相在2θ＝35.6°时的峰强度、和TiS2在2θ＝34.1°时的峰强度。
【技术特征摘要】
2011.08.24 JP 2011-1828791.一种用于电池的活性材料，包括:Y2Ti2O5S2 结晶相， 其中所述活性材料具有0.3或更小的IB/IA值和0.15或更小的Ie/IA值，其中IA、IB和Ic分别是通过利用CuK α辐射的X射线衍射测量的所述Y2Ti2O5S2结晶相在2 Θ = 34.5°时的峰强度、Y2Ti2O7结晶相在2 Θ =35.6°时的峰强度、和TiS2在2 Θ = 34.1°时的峰强度。2.一种电池，包括: 包含正电极活性材料的正电极活性材料层(I)， 包含负电极活性材料的负电极活性材料层(2)，和 形成在所述正电极活性材料层(I)和所述负电极活性材料层(2)之间的电解质层(3)，其中所述正电极活性材料层⑴或所述负电极活性材料层⑵包含根据权利要求1所述的活性材料。3.根据权利要求2所述的电池，其中所述负电极活性材料层(2)包含所述活性材料。4.根据权利要求2或3所述的电池，其中所述活性材料与由Li1+xAlxGe2_x(PO4)3代表的固体电解质材料接触，其中X等于或大于O、并且等于或小于2，和 其中包含所述活性材料的所述正电极活性材料层(I)或所述负电极活性材料层(2)由烧结体构成。5.根据权利要求3或4所述的电池，其中所述正电极活性材料层(I)包含橄榄石型正电极活性材料， 其中所述正电极活性材料层⑴、所述电解质层⑶和所述负电极活性材料层⑵包含由Li1+xAlxGe2_x(P04)3代表的固体电解质材料，其中X等于或大于O、并且等于或小于2，和其中所述正电极活性材料层(I)、所述电解质层(3)和所述负电极活性材料层(2) —体化为烧结体。6.—种电池,包括: 包含正电极活性材料的正电极活性材料层(I)， 包含负电极活性材料的负电极活性材料层(2)，和 形成在所述正电极活性材料层(I)和所述负电极活性材料层(2)之间的电解质层(3)，其中所述正电...
【专利技术属性】
技术研发人员：当寺盛健志，大木荣干，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：
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