电池用活性物质、非水电解质电池及电池包制造技术

根据一个实施方式，可提供电池用活性物质。该电池用活性物质包含由以下的通式表示的复合氧化物：通式Lix(Nb1-yTay)2-zTi1+0.5zM0.5zO7。式中，0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1，M为选自由Mo及W构成的组中的至少1种金属元素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池用活性物质、非水电解质电池及电池包
本专利技术的实施方式涉及电池用活性物质、非水电解质电池及电池包。
技术介绍
近年来，作为高能量密度电池，锂离子二次电池这样的非水电解质电池的研究开发一直在广泛开展。非水电解质电池作为混合动力汽车、电动车、手机基站的无停电电源用等的电源而受到期待。因此，还要求非水电解质电池具有快速充放电特性、长期可靠性那样的其它特性。例如，能够快速充放电的非水电解质电池不仅能够大幅缩短充电时间，而且还能够实现混合动力汽车等的动力性能的提高以及动力的再生能量的有效回收。为了实现快速充放电，电子及锂离子必须能够在正极和负极之间迅速移动。此外，能够安全进行快速充放电也是重要的。例如，使用了碳系负极的电池如果反复进行快速充放电，则在电极上会产生金属锂的枝晶析出，具有因此形成的内部短路所导致的发热或起火的担心。于是，开发了在负极中使用金属复合氧化物来代替碳质物的电池。特别是将钛氧化物用于负极的电池具有能够实现稳定的快速充放电、并且寿命也比碳系负极长的特性。但是，钛氧化物与碳质物相比，相对于金属锂的电位较高(贵)。而且，钛氧化物的单位质量的容量较低。因此，将钛氧化物用于负极的电池存在能量密度较低的问题。例如，钛氧化物的电极电位以金属锂为基准计为约1.5V，比碳系负极的电位还高(贵)。钛氧化物的电位由于是起因于以电化学的方式嵌入和脱嵌锂时的Ti3+和Ti4+之间的氧化还原反应，所以在电化学上是受到制约的。此外，钛氧化物的电极还存在在1.5V左右的高电极电位下锂离子的快速充放电能稳定地进行的事实。因此，通过降低电极电位来提高能量密度实质上是困难的。另一方面，有关每单位质量的容量，锐钛矿型的二氧化钛的理论容量是165mAh/g左右，Li4Ti5O12那样的锂钛复合氧化物的理论容量也是180mAh/g左右。与之对照，一般的石墨系电极材料的理论容量是385mAh/g以上。像这样，钛氧化物的容量密度与碳系负极的容量密度相比，显著较低。这是由下述原因引起的：在钛氧化物的晶体结构中嵌入锂的等价的位点较少、或者由于在结构中锂容易稳定化因而实质的容量下降。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-21102号公报专利文献2：日本特开2012-99287号公报专利文献3：日本特开2012-199146号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本申请专利技术所要解决的问题在于提供能够实现可显示优异的快速充放电性能及优异的反复充放电特性的非水电解质电池的电池用活性物质、包含这样的电池用活性物质的非水电解质电池以及包含这样的电池用活性物质的电池包。用于解决问题的手段根据第1实施方式，提供一种电池用活性物质。该电池用活性物质包含由以下的通式表示的复合氧化物：通式Lix(Nb1-yTay)2-zTi1+0.5zM0.5zO7。式中，0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1，M为选自由Mo及W构成的组中的至少1种金属元素。根据第2实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池包含负极、正极和非水电解质。负极包含第1实施方式的电池用活性物质。根据第3实施方式，提供一种电池包。该电池包包含第2实施方式的非水电解质电池。附图说明图1是表示单斜晶型Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7的晶体结构的示意图。图2是从其他方向看图1的晶体结构的示意图。图3是第2实施方式的一个例子的非水电解质电池的简略截面图。图4是图3的A部的放大图。图5是示意地表示第2实施方式的其他例子的非水电解质电池的局部剖面立体图。图6是图5的B部的放大图。图7是第3实施方式的一个例子的电池包的分解立体图。图8是表示图7的电池包的电路的方框图。图9是由实施例1及比较例2的放电曲线得到的dQ/dV图表。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，对实施方式中共同的构成标注相同的符号，并省略重复的说明。此外，各图是有助于实施方式的说明及其理解的示意图，其形状或尺寸、比例等与实际的装置有不同的地方，但它们可以通过参考以下的说明和公知技术来适当地进行设计变更。(第1实施方式)根据第1实施方式，提供一种电池用活性物质。该电池用活性物质包含由以下的通式表示的复合氧化物：通式Lix(Nb1-yTay)2-zTi1+0.5zM0.5zO7。式中，0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1，M为选自由Mo及W构成的组中的至少1种金属元素。通式Lix(Nb1-yTay)2-zTi1+0.5zM0.5zO7表示的复合氧化物可以具有单斜晶型的晶体结构。作为通式Lix(Nb1-yTay)2-zTi1+0.5zM0.5zO7表示的复合氧化物的一个例子，将单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7的晶体结构的示意图示于图1及图2中。如图1所示的那样，在单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7的晶体结构中，金属离子101和氧化物离子102构成骨架结构部分103。另外，关于金属离子101，Nb离子和Ti离子和Mo离子以Nb：Ti：Mo＝1.9：1.05：0.05的比任意地配置。该骨架结构部分103通过三维地交替配置，从而在骨架结构部分103彼此之间形成空隙部分104。该空隙部分104成为锂离子的主体(host)。如图1所示的那样，该空隙部分104相对于晶体结构整体能够占据较大的部分。此外，该空隙部分104即使嵌入锂离子也能够稳定地保持结构。若锂离子嵌入在该空隙部分104中，则构成骨架的金属离子101被还原为3价，由此保持晶体的电中性。对于具有图1及图2中所示的晶体结构的单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7，不仅4价的阳离子即Ti离子由4价被还原为3价，而且5价阳离子即Nb离子也由5价被还原为3价。因此，单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7与仅包含4价阳离子即Ti离子的化合物相比，活性物质单位质量的还原价数大。其结果是，单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7即使嵌入更多的锂离子也能够保持晶体的电中性。由于像这样能够嵌入更多的锂离子，所以单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7与仅包含4价阳离子的氧化钛那样的化合物相比，能够提高能量密度。此外，具有图1及图2中所示的晶体结构的单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7具有包含锂的扩散快的2维的通道的多个区域、和将这些区域连接的导电路径。具体而言，图1中，区域105及区域106分别为在[100]方向和[010]方向上具有2维的通道的部分。分别如图2所示的那样，在单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7的晶体结构中，在[001]方向上存在空隙部分107。该空隙部分107具有对锂离子的导电有利的孔道结构，成为将区域105和区域106连接的[001]方向的导电路径。通过存在该导电路径，锂离子能够往返于区域105和区域106中。这样，在单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7的晶体结构中，锂离子的等价的嵌入空间大且在结构上稳定。此外，单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7与不包含5价的阳离子的化合物相比，能够提高能量密度。进而，由于在单斜晶型复合氧化物Nb1.9Ti1.05Mo0.05O7的晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池用活性物质，其包含由以下的通式表示的复合氧化物：通式Lix(Nb1‑yTay)2‑zTi1+0.5zM0.5zO7式中，0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1，M为选自由Mo及W构成的组中的至少1种金属元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池用活性物质，其包含由以下的通式表示的复合氧化物：通式Lix(Nb1-yTay)2-zTi1+0.5zM0.5zO7式中，0≤x≤5、0≤y≤1、0.4≤z≤1，M为选自由Mo及W...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田康宏，高见则雄，吉田赖司，伊势一树，吉间一臣，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP