活性物质、非水电解质电池、电池包及电池组制造技术

本发明专利技术提供一种能够实现可显示出高的能量密度及高的电池电压、且寿命特性优异的非水电解质电池的电池用活性物质、非水电解质电池、电池包及电池组。根据一个实施方式，可提供包含具有斜方晶型的晶体结构的复合氧化物的电池用活性物质。该复合氧化物可用通式LixM11-yM2yTi6-zM3zO14+δ表示。其中，M1为选自Sr、Ba、Ca及Mg之中的至少1种。M2为选自Cs、K及Na之中的至少1种。M3为选自Al、Fe、Zr、Sn、V、Nb、Ta及Mo之中的至少1种。x在2≤x≤6的范围内，y在0＜y＜1的范围内，z在0＜z≤6的范围内，δ在－0.5≤δ≤0.5的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种能够实现可显示出高的能量密度及高的电池电压、且寿命特性优异的非水电解质电池的电池用活性物质、非水电解质电池、电池包及电池组。根据一个实施方式，可提供包含具有斜方晶型的晶体结构的复合氧化物的电池用活性物质。该复合氧化物可用通式LixM11-yM2yTi6-zM3zO14+δ表示。其中，M1为选自Sr、Ba、Ca及Mg之中的至少1种。M2为选自Cs、K及Na之中的至少1种。M3为选自Al、Fe、Zr、Sn、V、Nb、Ta及Mo之中的至少1种。x在2≤x≤6的范围内，y在0＜y＜1的范围内，z在0＜z≤6的范围内，δ在－0.5≤δ≤0.5的范围内。【专利说明】活性物质、非水电解质电池、电池包及电池组
本专利技术的实施方式设及电池用活性物质、非水电解质电池、电池包及电池组。
技术介绍
近年来，作为高能量密度电池，裡离子二次电池运样的非水电解质电池的研究开 发十分活跃。非水电解质电池作为混合动力汽车及电动汽车、手机基站的无停电电源用等 的电源受到期待。因此，非水电解质电池除高能量密度W外，还要求快速充放电特性、长期 可靠性运样的其它特性也优异。例如，可进行快速充放电的非水电解质电池不仅可大幅度 缩短充电时间，而且还可提高混合动力汽车等的动力性能及高效率地回收动力的再生能 量。 为了能进行快速充放电，电子及裡离子能够在正极与负极之间快速移动是必要 的。但是，对于使用碳系负极的电池，如果重复快速充放电，则在电极上产生金属裡的树枝 状析出，有内部短路导致的发热或着火的顾虑。 因而，开发了代替碳质物而使用金属复合氧化物作为负极的电池。特别是，使用铁 氧化物作为负极的电池可稳定地进行快速充放电，与碳系负极相比具有寿命长的特性。[000引但是，铁氧化物与碳质物相比，相对于金属裡的电位高，即为贵电位。而且，铁氧化 物单位重量的容量低。因此，使用铁氧化物作为负极的电池有能量密度低的问题。特别是， 在使用相对于金属裡的电位高的材料作为负极材料时，与W往的使用碳质物的电池相比电 压减小，因此在应用于电动汽车及大规模电力胆藏系统等需要高电压的系统时，有电池的 串联数增大的问题。 铁氧化物的电极电位按金属裡为基准计为大约1.5V，与碳系负极的电位相比为高 (贵）。铁氧化物的电位起因于电化学嵌入及脱嵌裡时的Ti 3+和Ti4+之间的氧化还原反应，因 此在电化学上受到制约。所W，W往为提高能量密度而降低电极电位是困难的。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题 本专利技术的目的是，提供一种能够实现可显示高的能量密度及高的电池电压、寿命 特性优异且电压管理容易的非水电解质电池的电池用活性物质、含有该电池用活性物质的 非水电解质电池、具备该非水电解质电池的电池包、W及具备该非水电解质电池的电池组。 用于解决问题的手段 根据第1实施方式，提供一种含有具有斜方晶型的晶体结构的复合氧化物的电池 用活性物质。该复合氧化物用通式LixMli-yM2yTi6-zM3z〇i4+康示。其中，Ml为选自Sr、Ba、Ca及 Mg之中的至少巧中。M2为选自Cs、K及化之中的至少1种。M3为选自41少6、2'、511、￥、抓^曰及齡 之中的至少1种。X在2 < X < 6的范围内。y在0<y<l的范围内。Z在0<z < 6的范围内。S在一 0.5<5<〇.5的范围内。 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含有第1实 施方式设及的电池用活性物质的负极、正极和非水电解质。 根据第3实施方式，提供一种电池包。该电池包具备第2实施方式设及的非水电解 质电池。 根据第4实施方式，提供一种电池组。该电池组具备多个非水电解质电池。多个非 水电解质电池各自为第2实施方式设及的非水电解质电池。非水电解质电池相互W串联的 方式电连接。 专利技术效果 根据一个实施方式，可提供一种电池用活性物质，其能够实现可显示高的能量密 度及高的电池电压、寿命特性优异且电压管理容易的非水电解质电池。【附图说明】图1是复合氧化物Li2SWi6〇14的充放电曲线及复合氧化物Li2(Sr〇.75化0.25) Tis. 7日Nbo. 2日〇14的充放电曲线。图2是具有空间群Cmca的对称性的复合氧化物的一个例子即Li2(Sr〇. 7日Nao. 25) Ti5.75Nb〇.25〇14的晶体结构图。[001引图3是具有空间群Fmmm的对称性的复合氧化物的一个例子即Li 2 (Sro. 2日Nao.化） Ti5.25Nb0.75014的晶体结构图。 图4是第2实施方式设及的一例非水电解质电池的剖视图。 图5是图4的A部的放大剖视图。 图6是示意性地表示第2实施方式设及的另一非水电解质电池的部分切口立体图。 图7是图6的B部的放大剖视图。 图8是第3实施方式设及的一例电池包的分解立体图。 图9是表示图8的电池包的电路的方框图。 图10是表示第4实施方式设及的电池组的一例的概略立体图。 图11是实施例A-2、A-4、A-5、A-6及A-9的电池用活性物质的X射线衍射图。 图12是实施例A-4~A-6W及比较例A-5及A-6的充放电曲线。 图13是实施例E的非水电解质电池的充放电曲线。 图14是实施例F的电池组的充放电曲线。 图15是实施例G的电池组的充放电曲线。【具体实施方式】 W下，参照附图对实施方式进行说明。再者，贯穿实施方式对于共同的构成标注同 一符号，并将重复的说明省略。此外，各图是用于促进实施方式的说明和其理解的示意图， 其形状及尺寸、比例等有与实际装置不同的地方，但运些可参酌W下的说明和公知的技术 适宜进行设计变更。[00创（第1实施方式）根据第1实施方式，提供一种含有具有斜方晶型的晶体结构的复合氧化物的电池 用活性物质。该复合氧化物用通式LixMh-yM2yTi6-zM3z0i4+康示。其中，Ml为选自Sr、Ba、Ca及 Mg之中的至少巧中。M2为选自Cs、K及化之中的至少1种。M3为选自41少6、2'、511、￥、抓^曰及齡 之中的至少I种。X在2 < X < 6的范围内。y在0<y<l的范围内。Z在0<z < 6的范围内。S在一 0.5<5<〇.5的范围内。 第1实施方式设及的电池用活性物质含有的复合氧化物是在用通式LixMlTis化4+S 表示、具有斜方晶型的晶体结构的复合氧化物中，用金属阳离子M2置换Ml位点的一部分、用 金属阳离子M3置换Ti位点的至少一部分而得到的置换氧化物。 第1实施方式设及的电池用活性物质相对于金属裡的氧化还原电位，可在0.5V~ 1.45V(vs丄i/Li + )的范围具有裡嵌入的平均电位。由此，使用第1实施方式设及的电池用活 性物质作为负极的非水电解质电池例如与使用裡嵌入电位为1.55V(vs.Li/Li + )的铁复合 氧化物作为负极的非水电解质电池相比，可显示更高的电池电压。 此外，第1实施方式设及的电池用活性物质可在1.0V~1.45V(vs丄i/Li + )的电位 范围中，显示平稳的电位变化。W下，参照图1对第1实施方式设及的电池用活性物质能够显 示平稳的电位变化进行说明。 图1示出复合氧化物Li2SrTi6〇i4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性物质，其包含具有斜方晶型的晶体结构、用通式LixM11‑yM2yTi6‑zM3zO14+δ表示的复合氧化物，其中，所述M1为选自Sr、Ba、Ca及Mg之中的至少1种，所述M2为选自Cs、K及Na之中的至少1种，所述M3为选自Al、Fe、Zr、Sn、V、Nb、Ta及Mo之中的至少1种，x在2≤x≤6的范围内，y在0＜y＜1的范围内，z在0＜z≤6的范围内，δ在－0.5≤δ≤0.5的范围内。

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