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電池用活性物質(zhì)、非水電解質(zhì)電池及電池包的制作方法

文檔序號:7210425閱讀:249來源:國知局
專利名稱:電池用活性物質(zhì)、非水電解質(zhì)電池及電池包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種電池用活性物質(zhì)、非水電解質(zhì)電池及電池包。
背景技術(shù)
近年來,具有單斜晶系β型結(jié)構(gòu)的鈦氧化物(記為TiO2(B))作為非水電解質(zhì)電池用活性物質(zhì)受到矚目(參照專利文獻(xiàn)1 3)。以往,一直被實用的尖晶石型鈦酸鋰 (Li4Ti5O12)的每單位化學(xué)式的可嵌入/脫嵌鋰離子的數(shù)量為三個。因此,在每1個鈦離子中可嵌入/脫嵌鋰離子的數(shù)量為3/5,0.6為理論上的最大值。與此相對,TiO2 (B)的每1個鈦離子中可嵌入/脫嵌鋰離子的數(shù)量最大為1. 0。因此,具有理論容量高達(dá)約335mAh/g的特性。但是,如專利文獻(xiàn)1或?qū)@墨I(xiàn)2中所公開的那樣,TiO2(B)的實用的電極容量為 170 200mAh/g左右,顯著低于理論容量。認(rèn)為這是因為盡管在TiO2 (B)的晶體結(jié)構(gòu)中具有多個可成為Li主體的位點,但由于固體中的Li離子的擴(kuò)散性低、因而有效的可移動Li 離子少?,F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-34368號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2008-117625號公報專利文獻(xiàn)3 :W0 2009/028553 Al

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子的傳導(dǎo)性得以提高的包含T^2 (B)的電池用活性物質(zhì)、包含該活性物質(zhì)作為負(fù)極活性物質(zhì)且具有高容量、優(yōu)異的大電流特性的非水電解質(zhì)電池以及具備多個該非水電解質(zhì)電池的電池包。用于解決課題的手段根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供一種電池用活性物質(zhì),其包含鈦復(fù)合氧化物,其中, 所述鈦復(fù)合氧化物包含單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物作為主相,在將通過以CuKa射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰的積分強度設(shè)定為100時,歸屬于選自銳鈦礦型Ti02&H2Ti8017中的至少一個副相的出現(xiàn)在2Θ = 25. 1 25. 5°的主峰的積分強度的相對值為30以下,而且,所述鈦復(fù)合氧化物由通過所述廣角X射線衍射法得到的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm 以上。根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供一種非水電解質(zhì)電池,其具備外包裝材料;收納于所述外包裝材料內(nèi)的正極;收納于所述外包裝材料內(nèi)且與所述正極在空間上隔開的、包含含有鈦復(fù)合氧化物的活性物質(zhì)的負(fù)極;以及收容于所述外包裝材料內(nèi)的非水電解質(zhì),其中,物包含單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物作為主相,在將通過以CuKa射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰的積分強度設(shè)定為100時,歸屬于選自銳鈦礦型Ti02&H2Ti8017中的至少一個副相的出現(xiàn)在2Θ = 25. 1 25. 5°的主峰的積分強度的相對值為30以下,而且,所述鈦復(fù)合氧化物由通過所述廣角X射線衍射法得到的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm 以上。根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供一種電池包,其具備多個所述第二方面的非水電解質(zhì)電池,且各個電池以串聯(lián)或并聯(lián)的方式或者以串聯(lián)和并聯(lián)的方式電連接。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明,提供一種有助于高容量且優(yōu)異的大電流特性的電池用活性物質(zhì)、具有高容量且優(yōu)異的大電流特性的非水電解質(zhì)電池以及具備多個該非水電解質(zhì)電池的電池包。


圖1是表示實施方式的扁平形非水電解質(zhì)電池的剖面圖。圖2是圖1的A部的放大剖面圖。圖3是表示實施方式的電池包的分解立體圖。圖4是圖3的電池包的方框圖。圖5是表示實施例1的鈦復(fù)合氧化物的X射線衍射圖案的圖。圖6是表示比較例1的鈦復(fù)合氧化物的X射線衍射圖案的圖。圖7是表示實施例7的鈦復(fù)合氧化物的X射線衍射圖案的圖。圖8是表示單斜晶系β型鈦氧化物(TiO2(B))的晶體結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式以下對本發(fā)明中的電池用活性物質(zhì)、非水電解質(zhì)電池及電池包進(jìn)行詳細(xì)說明。實施方式中的電池用活性物質(zhì)包含鈦復(fù)合氧化物。鈦復(fù)合氧化物具有如下結(jié)構(gòu) 包含單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物作為主相,在將通過以CuKa射線作為X射線源的廣角X 射線衍射法測得的上述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰的積分強度設(shè)定為100時,歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2 θ =25. 1 25. 5°的主峰的積分強度的相對值為30以下。即,鈦復(fù)合氧化物具有如下結(jié)構(gòu)將單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的積分強度設(shè)定為I1、將至少一個副相的積分強度設(shè)定為I2、將I1作為100時,I2相對于I1的相對值為30以下。此時,銳鈦礦型TiO2的主峰在2 θ為約25. 4°處被檢測出來, H2Ti8O17的主峰在2 θ為約25. 3°處被檢測出來。鈦復(fù)合氧化物由通過廣角X射線衍射法得到的單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。以下,對上述廣角X射線衍射法進(jìn)行說明。將鈦復(fù)合氧化物粉碎而得到的粉末(試樣)填充在玻璃試樣板的深度為0. 2mm的保持器(holder)內(nèi)。使用玻璃板從外部用手指充分按壓以使填充于玻璃試樣板中的試樣表面變平滑。此時,注意要將試樣充分地填充于保持器部分,注意避免試樣的填充不足(裂紋、空隙)。以試樣量與玻璃保持器的深度(0.2mm)均等的方式進(jìn)行填充,注意避免因填充量的多或少而引起的相對于玻璃保持器的基準(zhǔn)面產(chǎn)生凹凸。另外,由于通過填充到玻璃試樣板的方法可以排除衍射線峰位置的偏移或強度比的變化,因而以下的方法是更優(yōu)選的。即,通過對上述試樣施加約250MPa的壓力15分鐘來制作直徑為10mm、厚度為約2mm的壓制粉體顆粒,對該顆粒表面進(jìn)行測定。測定可以在例如以下的條件下進(jìn)行?!礈y定方法〉將試樣填入到直徑為25mm的標(biāo)準(zhǔn)玻璃保持器中,通過廣角X射線衍射法進(jìn)行測定。測定裝置及條件如下所示。(1)X射線衍射裝置Bruker AXS公司制、D8 ADVANCE (封入管型)X射線源CuK α射線(使用Ni過濾器)輸出40kV、40mA狹縫系=Div.Slit、0. 3°檢測器=LynxEye (高速檢測器)(2)掃描方式2 θ / θ連續(xù)掃描(3)測定范圍(2 θ ) :5 100°(4)步長 O θ ) :0· 01712°(5)計數(shù)時間1秒/步鈦復(fù)合氧化物的微晶直徑(微晶尺寸)可以對通過廣角X射線衍射法得到的 TiO2(B)的主峰的半值幅(也稱為半寬度)使用以下所示W(wǎng)kherrer式來算出。[數(shù)學(xué)式1]
微晶尺寸(nm) = ~—~ β COS (P β=在此,K = 0. 9、λ ( = 0. 15406nm)、β e 衍射峰的半值幅、β ο 半值幅的修正值 (0. 07° )。另外,積分強度可以如下求得。對測定后的X射線衍射輪廓圖連續(xù)進(jìn)行平滑處理和背景除去處理。對得到的輪廓圖應(yīng)用I^seudo-Voigt函數(shù)來進(jìn)行峰分離,將Κα 1的峰面積作為積分強度。將單斜晶系二氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu)記為TiO2(B)。TiO2(B)表示的晶體結(jié)構(gòu)主要屬于空間群C2/m,其表現(xiàn)出圖8所例示的那樣的隧道結(jié)構(gòu)。關(guān)于TiO2(B)的詳細(xì)的晶體結(jié)構(gòu),記載于 R. Marchand, L. Brohan, M. Tournoux, Material Research 的文獻(xiàn)中。如圖8所示,對于TiOJB)表示的晶體結(jié)構(gòu),鈦離子53和氧化物離子52構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)部分51a,該骨架結(jié)構(gòu)部分51a具有交替配置的結(jié)構(gòu)。骨架結(jié)構(gòu)部分51a彼此之間形成有空隙部分51b。該空隙部分51b可成為不同原子種的嵌入(插入)的主體位點(host site)。另外,一般認(rèn)為TiO2(B)的晶體表面也存在可嵌入脫嵌不同原子種的主體位點。通過使鋰離子在這些主體位點中嵌入/脫嵌,TiO2(B)能夠可逆地嵌入/脫嵌鋰離子。鋰離子嵌入空隙部分51b中時,構(gòu)成骨架的Ti4+被還原為Ti3+,由此保持晶體的電中性。TiO2(B)在每1個化學(xué)式中具有一個Ti4+,因此,理論上可在層間最多嵌入一個鋰離子。因此,具有TiOJB)晶體結(jié)構(gòu)的氧化鈦化合物可以由通式LixTiO2 (0彡X彡1)表示。此
時,與上述專利文獻(xiàn)1、2中記載的二氧化鈦相比,可以得到接近2倍的理論容量即335mAh/ g°但是,TiO2(B)為在比約500°C低的溫度下存在的低溫亞穩(wěn)相,因此,在合成時,選自銳鈦礦型TiA及H2Ti8O17中的至少一個副相易作為雜質(zhì)相混入。由于雜質(zhì)相阻礙鋰離子的擴(kuò)散,因此使TiOdB)鋰的離子傳導(dǎo)性降低。其結(jié)果是,對于以往的TiO2(B),難以穩(wěn)定地取出240mAh/g以上的高容量。另外,TiO2(B)因與雜質(zhì)相的存在不同的其他原因,鋰離子的擴(kuò)散速度小,具有比較低的鋰離子的傳導(dǎo)率。一般認(rèn)為,與例如用作正極活性物質(zhì)的鋰鈷復(fù)合氧化物相比, TiO2(B)的鋰離子的傳導(dǎo)率低約兩位數(shù)以上。因此,將TiO2 (B)作為負(fù)極活性物質(zhì)、將鋰鈷復(fù)合氧化物作為正極活性物質(zhì)進(jìn)行組合而成的非水電解質(zhì)電池在正極和負(fù)極之間的鋰離子的嵌入/脫嵌中,對TiO2 (B)中的鋰離子的低擴(kuò)散性進(jìn)行速率控制,因此,大電流特性降低。另外,鋰離子的擴(kuò)散速度是指將活性物質(zhì)的晶內(nèi)擴(kuò)散和晶界擴(kuò)散合并的擴(kuò)散速度。實施方式的電池用活性物質(zhì)包含鈦復(fù)合氧化物,所述鈦復(fù)合氧化物具有下述結(jié)構(gòu)包含單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物(TiO2(B))作為主相,在將通過以CuK α射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的上述TiO2 (B)的主峰的積分強度設(shè)定為100時,歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相即雜質(zhì)相的出現(xiàn)在2 θ =25. 1 25. 5°的峰的積分強度的相對值為30以下。對于這樣的鈦復(fù)合氧化物,由于阻礙鋰離子的擴(kuò)散的雜質(zhì)相的量減少或?qū)嵸|(zhì)為零,因此,可以提高鋰的離子傳導(dǎo)性。其結(jié)果是,可以發(fā)揮出TiO2(B) 所固有的高電容。另外,鈦復(fù)合氧化物由通過上述廣角X射線衍射法得到的TiO2(B)的主峰算出的微晶直徑為5nm以上,也就是說,具有大微晶直徑。其結(jié)果是,鈦復(fù)合氧化物的鋰離子擴(kuò)散速度變高,從而可以提高鋰的離子傳導(dǎo)性。因此,在將上述鈦復(fù)合氧化物作為負(fù)極活性物質(zhì)、將鋰鈷復(fù)合氧化物作為正極活性物質(zhì)進(jìn)行組合而進(jìn)行在正極和負(fù)極之間的鋰離子的嵌入/脫嵌時,可以利用具有較高的鋰離子擴(kuò)散速度的鈦復(fù)合氧化物來緩和負(fù)極相對于正極的鋰離子的擴(kuò)散速率控制,從而可以提高大電流特性。如上所述,通過使鈦復(fù)合氧化物的微晶直徑為5nm以上,由此可以提高鈦復(fù)合氧化物的離子傳導(dǎo)性及大電流特性。更優(yōu)選的鈦復(fù)合氧化物的微晶直徑為20nm以上。鈦復(fù)合氧化物的微晶直徑的上限為300nm。在將通過廣角X射線衍射法得到的上述TiO2(B)的主峰的積分強度設(shè)定為100 時,使歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相即雜質(zhì)相的出現(xiàn)在2 θ = 25. 1 25. 5°的峰的積分強度的相對值為30以下,由此可以提高鈦復(fù)合氧化物的鋰離子的擴(kuò)散速度,進(jìn)而可以提高離子傳導(dǎo)性及大電流特性。更優(yōu)選的歸屬于副相的出現(xiàn)在2 θ =25. 1 25. 5°的峰的積分強度的相對值為10以下,進(jìn)一步優(yōu)選為3以下。鈦復(fù)合氧化物優(yōu)選具有不包含雜質(zhì)相、實質(zhì)上由作為主相的TiO2(B)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。因此,鈦復(fù)合氧化物也包含雜質(zhì)相為檢測極限以下的狀態(tài)即零的狀態(tài)。鈦復(fù)合氧化物的一次粒徑優(yōu)選為30nm 3 μ m。在一次粒徑為30nm以上的情況下,在工業(yè)生產(chǎn)上變得容易操作。在一次粒徑為3μπι以下的情況下,鋰離子在固體內(nèi)擴(kuò)散距離變短,從而可以提高大電流性能。更優(yōu)選一次粒徑的上限為1 μ m。鈦復(fù)合氧化物的比表面積優(yōu)選為5m2/g 50m2/g。在比表面積為5m2/g以上的情況下,可以充分確保鋰離子的嵌入/脫嵌位點。在比表面積為50m2/g以下的情況下,在工業(yè)生產(chǎn)上變得容易操作。鈦復(fù)合氧化物優(yōu)選為包含選自P及B中至少一個元素,而且,至少一個元素的含量相對于鈦復(fù)合氧化物及至少一個元素的總量以合計量計為0. 01重量% 3重量%。包含至少一個元素的鈦復(fù)合氧化物優(yōu)選為形成粒子狀,而且至少一個元素以氧化物的形式存在于鈦復(fù)合氧化物的粒子內(nèi)或者粒子表面。這樣的包含選自P及B中的至少一個元素的鈦復(fù)合氧化物可以進(jìn)一步減少雜質(zhì)相的混入,從而可以提高結(jié)晶性并增大微晶直徑。其結(jié)果是,可以得到能夠穩(wěn)定地取出M0mAh/g以上的容量的鈦復(fù)合氧化物。至少一個元素的含量低于0.01重量%時,提高結(jié)晶性的效果變小。至少一個元素的含量超過3重量%時,有可能1^05、B2O3的雜質(zhì)相的量增大,使電容降低。在至少一個元素中,P的上述效果比B高, 故優(yōu)選。選自P及B中的至少一個元素的含量可以通過ICP發(fā)射光譜法進(jìn)行測定。通過 ICP發(fā)射光譜法測得的上述元素的含量的測定可以用例如以下的方法實施。在放電狀態(tài)下將電池解體,取出電極(例如負(fù)極),將該負(fù)極層在水中失活。然后,提取負(fù)極層中的鈦復(fù)合氧化物。提取處理可以通過利用例如在大氣中的加熱處理而除去負(fù)極層中的導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑來進(jìn)行。在容器中稱取提取后的鈦復(fù)合氧化物后,進(jìn)行酸溶解或堿溶解,從而得到測定溶液。用測定裝置(例如工T^r i r i . f J r >7 J η夕一公司制SPS-1500V)對該測定溶液進(jìn)行ICP發(fā)光分光來測定上述元素的含量。鈦復(fù)合氧化物容許含有1000重量ppm以下的除了選自P及B中的至少一個元素以外的制造上不可避免的雜質(zhì)。接著,對實施方式的電池用活性物質(zhì)的制造方法進(jìn)行說明。首先,準(zhǔn)備例如Na2Ti307、K2Ti4O9, Cs2Ti5O12之類的鈦酸堿金屬化合物作為起始原料。對于鈦酸堿金屬化合物,可以以規(guī)定比率混合含有Ti的物質(zhì)和含有Na、K、Cs等堿金屬元素的物質(zhì),并通過通常的固相反應(yīng)法來進(jìn)行合成。起始原料的合成不限方法、晶體形狀。 另外,K2Ti4O9的鈦酸鉀也可以用例如熔劑法來合成。起始原料用純水充分水洗而從鈦酸堿金屬化合物中除去雜質(zhì)后,進(jìn)行酸處理,從而將堿金屬陽離子交換為質(zhì)子。鈦酸鈉、鈦酸鉀及鈦酸銫中的各個鈉離子、鉀離子、銫離子能夠在不破壞晶體結(jié)構(gòu)的情況下與質(zhì)子交換。通過酸處理進(jìn)行的質(zhì)子交換例如可以通過在起始原料中加入濃度IM的鹽酸并攪拌來進(jìn)行。酸處理優(yōu)選進(jìn)行至質(zhì)子交換充分結(jié)束為止。 在質(zhì)子交換時,也可以在溶液中添加堿性溶液或酸溶液來調(diào)節(jié)PH。質(zhì)子交換結(jié)束后,再次用純水進(jìn)行水洗。對于起始原料,優(yōu)選在質(zhì)子交換前預(yù)先用球磨機(jī)將其進(jìn)行粉碎。該粉碎能夠使質(zhì)子交換順利完成。能夠通過如下粉碎條件來進(jìn)行粉碎,即,每IOOcm2的容器使用直徑10 15mm左右的氧化鋯球,在600 IOOOrpm的轉(zhuǎn)速下使氧化鋯球旋轉(zhuǎn)1 3小時左右。對于 1小時以下的粉碎,由于起始原料沒有被充分粉碎,故不優(yōu)選。另外,對于3小時以上的長時間的粉碎,由于會促進(jìn)機(jī)械化學(xué)反應(yīng)而相分離為與目標(biāo)產(chǎn)物不同的化合物,故不優(yōu)選。對于質(zhì)子交換,通過邊施加例如超聲波之類的振動邊實施,可以更加順利地完成質(zhì)子交換,從而能夠得到合適狀態(tài)的質(zhì)子交換體。接著,通過對結(jié)束了質(zhì)子交換的產(chǎn)物進(jìn)行水洗和干燥來合成作為中間產(chǎn)物的質(zhì)子交換體。接著,通過對質(zhì)子交換體進(jìn)行加熱處理來制造以TiO2(B)為主相的鈦復(fù)合氧化物。優(yōu)選的加熱溫度為250°C 500°C。使加熱溫度低于250°C時,結(jié)晶性顯著降低, H2Ti8O17的雜質(zhì)相的混入量增大,電容降低。另一方面,加熱溫度超過500°C時,盡管結(jié)晶性提高,作為雜質(zhì)相的H2Ti8O17相也減少,但作為其它的雜質(zhì)相的銳鈦礦型TW2相的混入量增大,電容有可能降低。更優(yōu)選的加熱溫度為300°C 400°C。加熱處理的時間進(jìn)行30分鐘 M小時左右即可。更優(yōu)選的加熱處理的時間是 在300°C 400°C的溫度下為1小時 3小時。另外,也可以使用在上述鈦酸堿金屬化合物中添加選自P及B中的至少一個元素而成的物質(zhì)作為起始原料。作為該起始原料,可以以規(guī)定比率混合作為上述至少一個元素的物質(zhì)、含有Ti的物質(zhì)和含有Na、K、Cs等堿金屬元素的物質(zhì),并利用通常的固相反應(yīng)法來合成。相對于得到的鈦復(fù)合氧化物及上述至少一個元素的總量,至少一個元素的添加量優(yōu)選以合計量計為0.01重量% 3重量%。上述至少一個元素在加熱處理時作為燒結(jié)助劑起作用,難以殘SH2Ti8O17之類的雜質(zhì)相。其結(jié)果是,可以得到微晶直徑大且雜質(zhì)相少的鈦復(fù)合氧化物。實施方式的電池用活性物質(zhì)不僅可以用于后述的負(fù)極,也可以用于正極,無論應(yīng)用于哪一者,都有助于活性物質(zhì)的高容量化,并且在用于電池中時,有助于大電流特性的提
尚ο在將實施方式中的電池用活性物質(zhì)用于正極的情況下,作為對電極的負(fù)極的活性物質(zhì)可以使用金屬鋰、鋰合金、或石墨、焦炭等碳系材料。接著,對實施方式中的非水電解質(zhì)電池進(jìn)行說明。實施方式中的非水電解質(zhì)電池具備外包裝材料;收納于外包裝材料內(nèi)的正極; 在外包裝材料內(nèi)與正極在空間上隔開、例如隔著隔膜被收納的、包含活性物質(zhì)的負(fù)極;以及填充于外包裝材料內(nèi)的非水電解質(zhì)。以下,對作為非水電解質(zhì)電池的構(gòu)成部件的外包裝材料、負(fù)極、正極、隔膜及非水電解質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)說明。1)外包裝材料外包裝材料由厚度為0. 5mm以下的層壓薄膜形成。另外,外包裝材料可以使用厚度為1. Omm以下的金屬制容器。金屬制容器的厚度更優(yōu)選為0. 5mm以下。外包裝材料的形狀可以列舉出扁平形(薄形)、方形、圓筒形、硬幣(coin)形、紐扣(button)形等。外包裝材料根據(jù)電池尺寸可以舉出例如在便攜式電子設(shè)備等上搭載的小型電池用外包裝材料、在二輪至四輪汽車等上搭載的大型電池用外包裝材料。層壓薄膜使用在樹脂層之間夾有金屬層的多層薄膜。為了輕量化,金屬層優(yōu)選鋁箔或鋁合金箔。樹脂層可以使用例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子材料。層壓薄膜可以通過熱熔融粘合進(jìn)行密封從而成形為外包裝材料的形狀。金屬制容器可以由鋁或鋁合金等制作。鋁合金優(yōu)選為包含鎂、鋅、硅等元素的合金。在合金中包含鐵、銅、鎳、鉻等過渡金屬的情況下,其量優(yōu)選為IOOppm以下。
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2)負(fù)極負(fù)極具備集電體、以及形成于該集電體的一面或兩面且包含活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑的負(fù)極層?;钚晕镔|(zhì)可以使用上述的包含鈦復(fù)合氧化物的電池用活性物質(zhì)。鈦復(fù)合氧化物具有如下組成包含單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物作為主相,在將通過以CuKa射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的上述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰的積分強度設(shè)定為100時,歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2 θ = 25. 1 25.5°的主峰的積分強度的相對值為30以下。鈦復(fù)合氧化物由通過廣角X射線衍射法得到的單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。如上所述,這樣的活性物質(zhì)具有高的鋰離子擴(kuò)散速度及高的鋰離子傳導(dǎo)性。其結(jié)果是,裝有具備了包含該活性物質(zhì)的負(fù)極層的負(fù)極的非水電解質(zhì)電池可以提高大電流特性。導(dǎo)電劑提高活性物質(zhì)的集電性能,抑制與集電體的接觸電阻。導(dǎo)電劑的例子包含乙炔黑、炭黑、石墨。粘結(jié)劑可以粘結(jié)活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑。粘結(jié)劑的例子包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、含氟橡膠、丁苯橡膠。負(fù)極層中的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑優(yōu)選分別以70重量% 96重量%、2重量% 28重量%及2重量% 28重量%的比例進(jìn)行配合。導(dǎo)電劑的量低于2重量%時, 有可能負(fù)極層的集電性能降低、非水電解質(zhì)電池的大電流特性降低。另外,粘結(jié)劑的量低于 2重量%時,有可能負(fù)極層與集電體的粘結(jié)性降低、循環(huán)特性降低。另一方面,在謀求高容量化方面優(yōu)選導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑分別為觀重量%以下。集電體優(yōu)選為在比1. OV貴的電位范圍電化學(xué)性穩(wěn)定的鋁箔或包含Mg、Ti、Zn、Mn、 Fe、Cu、Si之類的元素的鋁合金箔。負(fù)極例如如下制作將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑懸浮于通用的溶劑中而制備漿料,將該漿料涂布在集電體上并進(jìn)行干燥,然后進(jìn)行加壓,由此制作負(fù)極。負(fù)極也可以如下制作將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑形成為顆粒狀而制成負(fù)極層,并將其形成于集電體上, 由此制作負(fù)極。3)正極正極具備集電體、以及形成于該集電體的一面或兩面且包含活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑的正極層?;钚晕镔|(zhì)例如可以使用氧化物、聚合物等。氧化物可以使用例如嵌入有鋰的二氧化錳(MnO2)、氧化鐵、氧化銅、氧化鎳及鋰錳復(fù)合氧化物(例如LixMn2O4或LixMnO2)、鋰鎳復(fù)合氧化物(例如LixNiO2)、鋰鈷復(fù)合氧化物(LixCoO2)、鋰鎳鈷復(fù)合氧化物(例如LiNVyCoyO2K鋰錳鈷復(fù)合氧化物(例如 LixMnyCcvyO2)、尖晶石型鋰錳鎳復(fù)合氧化物(LixMrvyNiyO4)、具有橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰磷氧化物 (例如 LixFePOpLife^MrvPCVLixCoPOO、硫酸鐵(Fe2 (SO4) 3)或氧化釩(例如 V2O5)。在此, x、y優(yōu)選為0 < χ彡1、0彡y彡1。聚合物可以使用例如聚苯胺或聚吡咯之類的導(dǎo)電性聚合物材料或二硫化物系聚合物材料。硫(S)、氟化碳也可用作活性物質(zhì)。
作為優(yōu)選的活性物質(zhì),可以列舉出正極電壓高的鋰錳復(fù)合氧化物(LixMn2O4)、鋰鎳復(fù)合氧化物(LixNiO2)、鋰鈷復(fù)合氧化物(LixCoO2)、鋰鎳鈷復(fù)合氧化物(LixNihCoyO2K尖晶石型鋰錳鎳復(fù)合氧化物(LixMrvyNiyO4)、鋰錳鈷復(fù)合氧化物(LixMnyCcvyO2)或磷酸鐵鋰 (LixFePO4)。在此,x、y優(yōu)選為0<x彡1、0彡y彡1。進(jìn)一步優(yōu)選的活性物質(zhì)為鋰鈷復(fù)合氧化物或鋰錳復(fù)合氧化物。這些活性物質(zhì)由于離子傳導(dǎo)性高,因此,在與上述負(fù)極活性物質(zhì)的組合中,正極活性物質(zhì)中的鋰離子的擴(kuò)散難以成為速率控制步驟。因此,上述活性物質(zhì)與上述負(fù)極活性物質(zhì)中的鋰鈦復(fù)合氧化物的適合性優(yōu)異。導(dǎo)電劑提高活性物質(zhì)的集電性能,抑制與集電體的接觸電阻。導(dǎo)電劑的例子包含乙炔黑、炭黑、石墨等碳質(zhì)物。粘結(jié)劑使活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑粘結(jié)。粘結(jié)劑的例子包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、含氟橡膠。正極層中的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑優(yōu)選分別以80重量% 95重量%、3重量% 18重量%及2重量% 17重量%的比例進(jìn)行配合。通過使導(dǎo)電劑為3重量%以上的量,能夠發(fā)揮上述效果。通過使導(dǎo)電劑為18重量%以下的量,能夠降低在高溫保存下的導(dǎo)電劑表面的非水電解質(zhì)的分解。通過使粘結(jié)劑為2重量%以上的量,能夠得到充分的正極強度。通過使粘結(jié)劑為17重量%以下的量,能夠減少作為正極中的絕緣材料的粘結(jié)劑的配合量,從而降低內(nèi)部電阻。集電體例如優(yōu)選為鋁箔或包含Mg、Ti、Si、Mn、Fe、Cu、Si之類的元素的鋁合金箔。正極例如如下制作將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑懸浮于通用的溶劑中而制備漿料,將該漿料涂布在集電體上并進(jìn)行干燥,然后進(jìn)行加壓,由此制作正極。另外,正極也可以如下制作將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑形成為顆粒狀并制成負(fù)極層,將其形成于集電體上,由此制作正極。4)非水電解質(zhì)作為非水電解質(zhì),例如可以列舉出通過將電解質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑中而制備的液狀非水電解質(zhì)或?qū)⒁籂铍娊赓|(zhì)與高分子材料復(fù)合化而成的凝膠狀非水電解質(zhì)。液狀非水電解質(zhì)優(yōu)選將電解質(zhì)以0. 5M 2. 5M的濃度溶解在有機(jī)溶劑中。電解質(zhì)的例子包括高氯酸鋰(LiClO4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、 六氟砷酸鋰(LiAsF6)、三氟甲磺酸鋰(LiCF3SO3)、雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰[LiN(CF3SO2)2] 的鋰鹽或包含這些的混合物。電解質(zhì)優(yōu)選即使在高電位下也不易氧化的物質(zhì),最優(yōu)選 LiPF6。有機(jī)溶劑的例子包括碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞乙烯酯之類的環(huán)狀碳酸酯;碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)之類的鏈狀碳酸酯;四氫呋喃(THF)、2_甲基四氫呋喃(2MeTHF)、二氧雜環(huán)戊烷(DOX)之類的環(huán)狀醚;二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)之類的鏈狀醚;或Y-丁內(nèi)酯(GBL)、乙腈(AN)、環(huán)丁砜(SL)。 這些有機(jī)溶劑可以單獨或以混合溶劑的形態(tài)使用。高分子材料的例子包含聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)、聚環(huán)氧乙烷(PEO)。優(yōu)選的有機(jī)溶劑為將碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞乙酯(EC)及(碳酸二乙酯(DEC)) 構(gòu)成的組中的至少兩種以上混合而成的混合溶劑或包含Y-丁內(nèi)酯(GBL)的混合溶劑。
5)隔膜作為隔膜,可以舉出含有例如聚乙烯、聚丙烯、纖維素或聚偏氟乙烯(PVdF)的多孔質(zhì)薄膜或合成樹脂制無紡布。優(yōu)選的多孔質(zhì)薄膜由聚乙烯或聚丙烯制作,由于其可以在一定溫度下熔融而阻斷電流,因此,可以提高安全性。接著,參照圖1、圖2對實施方式的非水電解質(zhì)電池(例如外包裝材料由層壓薄膜構(gòu)成的扁平形非水電解質(zhì)電池)進(jìn)行更具體的說明。圖1為薄形非水電解質(zhì)電池的剖面圖, 圖2為圖1的A部的放大剖面圖。另外,各圖是用于促進(jìn)發(fā)明的說明及其理解的示意圖,其形狀及尺寸、比例等具有與實際的裝置不同的地方,但這些可以參照下面的說明和公知的技術(shù)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計變更。扁平狀的卷繞電極組1收納于由在2片樹脂層之間夾有鋁箔的層壓薄膜構(gòu)成的袋狀外包裝材料2內(nèi)。扁平狀的卷繞電極組1如下形成將自外側(cè)按照負(fù)極3、隔膜4、正極 5、隔膜4的順序?qū)盈B而成的層疊物卷繞成渦旋狀,并進(jìn)行加壓成型。最外殼的負(fù)極3具有如圖2所示在負(fù)極集電體3a的內(nèi)面?zhèn)鹊囊幻嫔闲纬捎胸?fù)極層北的結(jié)構(gòu)。其它的負(fù)極3是在負(fù)極集電體3a的兩面形成負(fù)極層北而構(gòu)成。負(fù)極層北中的活性物質(zhì)包含鈦復(fù)合氧化物。鈦復(fù)合氧化物具有以下組成包含單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物作為主相,在將通過以 CuKa射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的上述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰的積分強度設(shè)定為100時,歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2 θ =25. 1 25. 5°的主峰的積分強度的相對值為30以下。鈦復(fù)合氧化物由通過廣角X射線衍射法得到的單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。 正極5是在正極集電體fe的兩面上形成正極層北而構(gòu)成。在卷繞電極組1的外周端附近,負(fù)極端子6與最外殼的負(fù)極3的負(fù)極集電體3a連接,正極端子7與內(nèi)側(cè)的正極5的正極集電體fe連接。這些負(fù)極端子6及正極端子7從袋狀外包裝材料2的開口部延伸至外部。例如液狀非水電解質(zhì)從袋狀外包裝材料2的開口部注入。通過將袋狀外包裝材料2的開口部以夾著負(fù)極端子6及正極端子7的方式進(jìn)行熱密封,從而將卷繞電極組1及液狀非水電解質(zhì)完全密封。負(fù)極端子由例如在相對于鋰離子金屬的電位為1.0V 3. OV的范圍內(nèi)具備電穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的材料制作。具體而言,可以列舉出鋁或包含Mg、Ti、Si、Mn、Fe、Cu、Si等元素的鋁合金。為了降低與負(fù)極集電體的接觸電阻,負(fù)極端子優(yōu)選為與負(fù)極集電體相同的材料。正極端子由在相對于鋰離子金屬的電位為3. 0 4. 25V的范圍內(nèi)具備電穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的材料制作。具體而言,可以列舉出鋁或包含Mg、Ti、ai、Mn、Fe、CU、Si等元素的鋁合金。為了降低與正極集電體的接觸電阻,正極端子優(yōu)選為與正極集電體相同的材料。接著,對實施方式的電池包進(jìn)行詳細(xì)說明。實施方式的電池包具有多個上述非水電解質(zhì)電池(單電池),將各單電池電以串聯(lián)或并聯(lián)的方式或者以串聯(lián)和并聯(lián)的方式電連接而配置。這樣的電池包具有優(yōu)異的循環(huán)特性。由于負(fù)極活性物質(zhì)中所含的鈦復(fù)合氧化物的雜質(zhì)相的混入少且結(jié)晶性高,因此, 使用了該鈦復(fù)合氧化物的非水電解質(zhì)電池可以提高大電流特性及充放電循環(huán)性能。其結(jié)果是,裝有多個這樣的電池的電池包即使進(jìn)行大電流下的充放電時,也可以提高充放電循環(huán)性能。
接著,參照圖3及圖4對實施方式中的電池包進(jìn)行具體說明。單電池可以使用如圖1所示的扁平形非水電解液電池。多個單電池21按照使延伸至外部的負(fù)極端子6和正極端子7都朝著相同方向的方式層疊,并用粘接膠帶22捆緊,從而構(gòu)成了組電池23。如圖4所示,這些單電池21相互以串聯(lián)的方式電連接。印制電路布線基板M與延伸出負(fù)極端子6及正極端子7的單電池21側(cè)面相對地配置。如圖4所示,在印制電路布線基板M上搭載有熱敏電阻25、保護(hù)電路沈及向外部設(shè)備的通電的通電用端子27。另外,為了避免與組電池23的配線發(fā)生不必要的連接,在與組電池23相對的保護(hù)電路基板M的面上安裝有絕緣板(無圖示)。正極側(cè)引線觀與位于組電池23的最下層的正極端子7連接,其前端插入至印制電路布線基板M的正極側(cè)連接器四中并電連接。負(fù)極側(cè)引線30與位于組電池23的最上層的負(fù)極端子6連接,其前端插入至印制電路布線基板M的負(fù)極側(cè)連接器31中并電連接。 這些連接器四、31通過形成在印制電路布線基板M上的配線32、33與保護(hù)電路沈連接。熱敏電阻25用于檢測單電池21的溫度,其檢測信號發(fā)送至保護(hù)電路26。保護(hù)電路沈可以在規(guī)定條件下將保護(hù)電路沈和向外部設(shè)備通電的通電用端子27之間的正極側(cè)配線3 及負(fù)極側(cè)配線34b阻斷。規(guī)定條件是指例如熱敏電阻25的檢測溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上時。另外,規(guī)定條件是指檢測到單電池21的過充電、過放電、過電流等時。該過充電等的檢測是對各個單電池21或單電池21整體進(jìn)行。在檢測各個單電池21的情況下,可以檢測電池電壓,也可以檢測正極電位或負(fù)極電位。在后者的情況下,在各個單電池21中插入作為參比電極而使用的鋰電極。在圖3及圖4的情況下,單電池21分別與用于檢測電壓的配線35連接,通過這些配線35將檢測信號發(fā)送至保護(hù)電路26。在除正極端子7及負(fù)極端子6所突出的側(cè)面以外的組電池23的三個側(cè)面上分別配置有由橡膠或樹脂構(gòu)成的保護(hù)片材36。組電池23與各保護(hù)片材36及印制電路布線基板M —起被收納于收納容器37 內(nèi)。即,在收納容器37的長邊方向的兩方的內(nèi)側(cè)面和短邊方向的內(nèi)側(cè)面分別配置有保護(hù)片材36,在短邊方向的相反側(cè)的內(nèi)側(cè)面配置有印制電路布線基板M。組電池23位于由保護(hù)片材36及印制電路布線基板M圍成的空間內(nèi)。蓋38安裝在收納容器37的上面。另外,對于組電池23的固定,也可以使用熱收縮帶來代替粘接膠帶22。在該情況下,在組電池的兩個側(cè)面配置保護(hù)片材,并用熱收縮帶繞圈后,使熱收縮帶進(jìn)行熱收縮而將組電池捆扎。圖3、圖4示出了將單電池21串聯(lián)連接的形態(tài),但為了增大電池容量,也可以以并聯(lián)的方式連接或者也可以組合串聯(lián)連接和并聯(lián)連接。也可以將組裝好的電池包進(jìn)一步以串聯(lián)、并聯(lián)的方式連接。另外,電池包的形態(tài)可以根據(jù)用途適宜變更。電池包的用途優(yōu)選在取出大電流時顯示出優(yōu)異的循環(huán)特性。具體而言,可以列舉出數(shù)碼相機(jī)的電源用或二輪至四輪的混合動力汽車、二輪至四輪的電動車、助力自行車等車載用。特別優(yōu)選車載用。如上所述,通過使用包含將碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞乙酯(EC)及碳酸二乙酯 (DEC)構(gòu)成的組中的至少兩種以上混合而成的混合溶劑或Y-丁內(nèi)酯(GBL)的非水電解質(zhì), 可以得到高溫特性優(yōu)異的非水電解質(zhì)電池。具備具有多個這樣的非水電解質(zhì)電池的組電池的電池包特別適合車載用。以下,對實施例進(jìn)行說明。另外,只要不超出本發(fā)明的主旨,就不限定于以下記載的實施例。(實施例1)〈正極的制作〉首先,在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中加入作為正極活性物質(zhì)的鋰鎳復(fù)合氧化物 (LiNi0.82Co0.15A10.0302)粉末90重量%、作為導(dǎo)電劑的乙炔黑5重量%和聚偏氟乙烯(PVdF) 5 重量%并混合,從而制成漿料,將該漿料涂布在厚度為15ym的由鋁箔構(gòu)成的集電體的兩面上后,進(jìn)行干燥、加壓,由此制作電極密度為3. 15g/cm3的正極。<鈦復(fù)合氧化物的制作>首先,混合碳酸鉀(K2CO3)和銳鈦礦型氧化鈦(TiO2),在1000°C下燒成M小時,從而合成K2Ti409。用氧化鋯珠對得到的K2Ti4O9進(jìn)行干式粉碎而調(diào)整粒度,然后用純水洗滌, 從而制成質(zhì)子交換前體。將所得到的質(zhì)子交換前體投入到IM濃度的鹽酸溶液中,在25°C的環(huán)境下進(jìn)行1小時的超聲波攪拌。重復(fù)12次該操作,每次都交換鹽酸,然后洗滌,從而得到質(zhì)子交換體。接著,在大氣中、350°C下對得到的質(zhì)子交換體實施3小時的燒成,由此制造鈦復(fù)合氧化物。對得到的鈦復(fù)合氧化物進(jìn)行微晶直徑及主峰的強度比的測定。S卩,利用上述測定方法得到了鈦復(fù)合氧化物的使用Cu-Ka的廣角X射線衍射圖案。將所得到的X射線衍射圖案示于圖5。對于鈦復(fù)合氧化物的微晶直徑,其通過上述的計算方法由單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的衍射角ΟΘ)為約對.8°的(110)面的X射線衍射峰的半值幅來求出。鈦復(fù)合氧化物的微晶直徑為15nm。另外,在衍射峰的半值幅的計算中,需要修正根據(jù)衍射裝置的光學(xué)體系的線寬,該修正中使用標(biāo)準(zhǔn)硅粉末。在將用上述方法由圖5所示的X射線衍射圖案算出的單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的作為主峰的3.59人(2 θ =24.8° )的峰積分強度設(shè)定為100時,分別歸屬于銳鈦礦型 TiO2及H2Ti8O17的出現(xiàn)在2 θ = 25. 1 25. 5°的主峰的積分強度的相對值為23?!簇?fù)極的制作〉在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中加入所得到的鈦復(fù)合氧化物粉末90重量%、乙炔黑5 重量%及聚偏氟乙烯(PVdF) 5重量%并混合,從而制成漿料。將該漿料涂布在厚度為15 μ m 的由鋁箔構(gòu)成的集電體的兩面并干燥后,進(jìn)行加壓,由此制作電極密度為2. Og/cm3的負(fù)極。<電極組的制作>按照正極、厚度為25 μ m的由聚乙烯制多孔質(zhì)薄膜構(gòu)成的隔膜、負(fù)極及隔膜的順序?qū)盈B后,卷繞成渦旋狀。將其在90°C下加熱加壓,由此制作寬度為30mm、厚度為3. Omm的扁平狀電極組。將得到的電極組收納于由層壓薄膜構(gòu)成的包裝體中,在80°C下實施M小時真空干燥。層壓薄膜是在厚度為40 μ m的鋁箔的兩面形成聚丙烯層而構(gòu)成,整體的厚度為 0. Imm0〈液狀非水電解質(zhì)的制備〉按照1 2的體積比率混合碳酸亞乙酯(EC)及碳酸乙甲酯(EMC)而制成混合溶劑。在該混合溶劑中溶解IM的作為電解質(zhì)的LiPF6,由此制備液狀非水電解質(zhì)。
〈非水電解質(zhì)二次電池的制造〉在收納電極組的層壓薄膜的包裝體內(nèi)注入液狀非水電解質(zhì)。然后,通過熱密封將包裝體完全密閉,制造具有上述圖1所示的結(jié)構(gòu)、且寬度為35mm、厚度為3. 2mm、高度為65mm 的非水電解質(zhì)二次電池。(實施例2 6及比較例1)除了將質(zhì)子交換體的燒成溫度變?yōu)橄率霰?所示的溫度以外,用與實施例1同樣的方法合成鈦復(fù)合氧化物。除了將這些鈦復(fù)合氧化物用作負(fù)極活性物質(zhì)以外,利用與實施例1同樣的方法來制造非水電解質(zhì)二次電池。另外,與實施例1同樣地制作使用了 Cu-Ka 的廣角X射線衍射圖案,由該衍射圖案來算出下述表1所示的實施例2 6及比較例1中使用的鈦復(fù)合氧化物的積分強度的相對值及微晶直徑。將比較例1中使用的鈦復(fù)合氧化物的X射線衍射圖案示于圖6。對實施例1 6及比較例1的各電池,在25°C的環(huán)境下測定0. 2C放電容量和2C 放電容量,將2C放電容量相對于0. 2C放電容量的比率(%)作為容量維持率(%)求出。 將其結(jié)果示于下述表1。另夕卜,由實施例1 6及比較例1的電池中使用的負(fù)極和由鋰金屬構(gòu)成的對電極制作單電極。將單電極的負(fù)極以0. ImA/cm2的電流值使鋰離子嵌入(充電)至lV(Li/Li+) 后,以0. ImA/cm2的電流值使鋰離子脫嵌(放電)至3V (Li/Li+)。將此時的放電電量換算為作為負(fù)極活性物質(zhì)的鈦酸鋰的每單位重量的電量。將換算后的值作為負(fù)極容量示于下述表1。表 權(quán)利要求
1.一種電池用活性物質(zhì),其包含鈦復(fù)合氧化物,其中,所述鈦復(fù)合氧化物包含單斜晶系 β型鈦復(fù)合氧化物作為主相,在將通過以CuKa射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰的積分強度設(shè)定為100時,歸屬于選自銳鈦礦型TW2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2 θ = 25. 1 25. 5°的主峰的積分強度的相對值為30以下,而且,所述鈦復(fù)合氧化物由通過所述廣角X射線衍射法得到的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用活性物質(zhì),其中,所述鈦復(fù)合氧化物包含選自P及B中的至少一個元素,而且,所述至少一個元素的含量相對于所述鈦復(fù)合氧化物及所述至少一個元素的總量以合計量計為0.01重量% 3重量%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池用活性物質(zhì),其中,含有所述至少一個元素的所述鈦復(fù)合氧化物形成粒子狀,而且,所述至少一個元素以氧化物的形式存在于所述鈦復(fù)合氧化物的粒子內(nèi)或者粒子表面。
4.一種非水電解質(zhì)電池,其具備外包裝材料;收納于所述外包裝材料內(nèi)的正極;收納于所述外包裝材料內(nèi)且與所述正極在空間上隔開的、包含含有鈦復(fù)合氧化物的活性物質(zhì)的負(fù)極;以及收容于所述外包裝材料內(nèi)的非水電解質(zhì),其中,所述鈦復(fù)合氧化物包含單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物作為主相,在將通過以 CuKa射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰的積分強度設(shè)定為100時,歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2 θ =25. 1 25. 5°的主峰的積分強度的相對值為30以下,而且,所述鈦復(fù)合氧化物由通過所述廣角X射線衍射法得到的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非水電解質(zhì)電池,其中,所述鈦復(fù)合氧化物包含選自P及B中的至少一個元素,而且,所述至少一個元素相對于所述鈦復(fù)合氧化物及所述至少一個元素的總量以合計量計為0.01重量% 3重量%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非水電解質(zhì)電池,其中,包含所述至少一個元素的所述鈦復(fù)合氧化物形成粒子狀,而且,所述至少一個元素以氧化物的形式存在于所述鈦復(fù)合氧化物的粒子內(nèi)或者粒子表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非水電解質(zhì)電池,其中,所述正極包含鋰鎳復(fù)合氧化物或鋰錳復(fù)合氧化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非水電解質(zhì)電池,其中,所述外包裝材料由層壓薄膜形成。
9.一種電池包,其具備多個權(quán)利要求4所述的非水電解質(zhì)電池,各個電池以串聯(lián)或并聯(lián)的方式或者以串聯(lián)和并聯(lián)的方式電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池包,其進(jìn)一步具備能夠檢測各個非水電解質(zhì)電池的電壓的保護(hù)電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非水電解質(zhì)電池,其具備外包裝材料;收納于所述外包裝材料內(nèi)的正極;收納于所述外包裝材料內(nèi)且與所述正極在空間上隔開的、包含含有鈦復(fù)合氧化物的活性物質(zhì)的負(fù)極;收容于所述外包裝材料內(nèi)的非水電解質(zhì),其中,所述鈦復(fù)合氧化物包含單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物作為主相,在將通過以CuKα射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰的積分強度設(shè)定為100時,歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2θ=25.1~25.5°的主峰的積分強度的相對值為30以下,而且,所述鈦復(fù)合氧化物由通過所述廣角X射線衍射法得到的所述單斜晶系β型鈦復(fù)合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上,該非水電解質(zhì)電池具有高容量、優(yōu)異的大電流特性。
文檔編號H01M10/36GK102362376SQ20098015831
公開日2012年2月22日 申請日期2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
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