[发明专利]活性材料及其制造方法、非水电解质电池和电池组

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求享有2011年9月22日提交、申请号为2011-207097的在先日本专利申请的优先权权益，其内容以全文引用的方式结合在此。

技术领域

本发明一般而言涉及活性材料及其制造方法，并涉及非水电解质电池以及电池组。

背景技术

发生在钛酸化合物(titanate oxide compound)中的锂离子嵌入处的电位高于发生在含碳材料中的锂离子嵌入处的电位。因此，使用钛酸化合物作为负极活性材料的非水电解质电池发生锂枝晶(dendrite)的可能性比使用含碳材料时的电池小。此外，由于钛酸化合物是陶瓷，使用钛酸化合物的非水电解质电池具有较小的热失控可能性。因此，这种电池具有优越的安全性。

然而，钛酸化合物与非水电解质具有相对高的反应性。当钛酸化合物与非水电解质反应时，非水电解质可能分解。结果导致电池的阻抗可能增加。同时可能会产生气体，从而使电池膨胀。因此，存在的问题是使用钛酸化合物的电池的循环性能易于劣化。

附图说明

图1是根据第三实施方案的非水电解质二次电池的剖视图；

图2是图1中部分A的放大的截面图；

图3是根据第四实施方案的电池组的分解透视图；

图4是示出了图3的电池组的电路的方块图；以及

图5示出了根据多个实施例以及比较例1的电池的IR光谱图。

具体实施方式

通常，根据一个实施方案，提供了一种包括钛酸化合物的活性材料。当吡啶被吸收到活性材料上并从其上被释放后，对该活性材料进行红外扩散反射光谱测试，该活性材料在红外扩散反射光谱中具有出现在1580cm^-1至1610cm^-1范围内的峰。进一步地，其满足下式(I)所表示的关系：

S₁/S₂≥2.4      (I)

其中S₁表示在光谱中出现在1430cm^-1至1460cm^-1范围内的峰的面积，而S₂表示在光谱中出现在1520cm^-1至1560cm^-1范围内的峰的面积。

(第一实施方案)

在下文中，将详细说明根据一个实施方案的活性材料。该活性材料优选被用作电池的电极活性材料，并优选被用作负极活性材料。

根据该实施方案的活性材料包括钛酸化合物。当吡啶被吸收到该活性材料上并从其上被释放，然后对该活性材料进行红外扩散反射光谱测试时，在光谱中该活性材料具有出现在1430cm^-1至1460cm^-1范围内的峰P₁，出现在1520cm^-1至1560cm^-1范围内的峰P₂，以及出现在1580cm^-1至1610cm^-1范围内的峰P₃。在此，峰P₁的面积称为S₁，峰P₂的面积称为S₂。在根据本实施方案的活性材料中，S₁/S₂为2.4或更大。

在该实施方案中，在其表面具有固体酸位点和/或羟基的钛酸化合物被用作活性材料。这些钛酸化合物的例子包括具有尖晶石结构的钛酸锂，和具有单斜二氧化钛的晶体结构、并由通式Li_xTiO₂表示的化合物。在该式中，x通过电池的充电或放电而变化，并满足由0≤x≤1表示的关系。

路易斯酸位点接受质子。相反，布朗斯台德酸位点贡献质子。根据使用红外射线的扩散反射光谱法，在钛酸化合物上的例如路易斯酸位点和布朗斯台德酸位点的固体酸位点可通过所述测试光谱而被相互区分。首先，吡啶被吸收到该活性材料上，接着，又从它上面被释放。然后，对处理后的活性材料进行所述测量。由吡啶到活性材料的氢键合所产生的峰也能被测出。

峰P₁被认为是由路易斯酸位点产生的峰和由吡啶的氢键合所产生峰经组合的峰。峰P₂被认为是由布朗斯台德酸位点所产生的峰。峰P₃被认为是由吡啶的氢键合所产生的峰。峰P₃通常不出现在钛酸化合物中。