[发明专利]活性材料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2012年10月30日申请的申请号为2012-239487的在先日本专利申请的优先权，其全部内容在此通过引用并入本文。

技术领域

这里所描述的实施方案通常涉及活性材料、非水电解质电池和电池组。

背景技术

最近，非水电解质电池如锂离子电池的研究很活跃并且其被开发成高能密度电池。非水电解质电池有望作为能源用于混合动力电动车辆、电动车辆或便携电话的不间断能源供给基站。为此，希望非水电解质电池除高能量密度外，还具有其它性能如快速充/放电性能和长期可靠性。例如，能够快速充/放电的非水电解质电池不仅显著缩短了充电时间还使提高混合动力车辆的动力性能及有效地使用可再生能源作为动力成为可能。

为了能够快速充/放电，需要电子和锂离子能够在正电极和负电极之间快速迁移。当使用碳基负电极的非水电解质电池反复快速充/放电时，在电极上会出现金属锂的枝晶析出，产生了关于放热及因内部短路而着火的忧虑。

鉴于此，开发了使用金属复合氧化物替代碳材料作负电极的非水电解质电池。具体而言，利用钛氧化物作为负电极的非水电解质电池可稳定地快速充/放电。该电池还比基于碳材料的电池具有更长的寿命。

然而，相对金属锂，钛氧化物比碳材料具有更高（即更惰性）的电势。而且，钛氧化物的单位重量的容量较低。因此，使用钛氧化物作为负电极的非水电解质电池具有能量密度低的问题。

发明概要

通常，根据一个实施方案，提供了用于电池的活性材料。该活性材料包括下式表示的斜方晶系氧化物：Li_xM1M2₂O₆。在此式中，0≤x≤5，M1是选自Fe和Mn中的至少一种，及M2是选自Nb、Ta、和V中的至少一种。

根据一个实施方案，提供可实现具有优异的快速充/放电性能和高能量密度的非水电解质电池的活性材料。

附图说明

图1是根据第二实施方案的扁平状非水电解质电池的剖视图；

图2是图1中A部分的放大剖视图

图3是示意性显示根据第二实施方案的另一扁平状非水电解质电池的部分切除的透视图；

图4是图3中B区的放大剖视图；

图5是根据第三实施方案电池组的分解透视图；

图6是显示图5所示电池组电路的框图；及

图7是实施例1制备的电极的第一电荷（Li插入）曲线。

发明内容

下面将根据附图解释实施方案。这里，对所有实施方案通用的结构用同样的符号表示，将省略重复解释。同时，每个附图都是用来解释实施方案及有助于理解实施方案的典型视图。然而，有些部件不同于实际器件的形状、尺寸及比例，这些结构设计可在通过考虑下述解释和已知技术进行适当修改。

（第一实施方案）

根据第一实施方案，提供了包含用式Li_xM1M2₂O₆表示的斜方晶系氧化物的活性材料。在此式中，0≤x≤5，M1是至少一种选自Fe和Mn中的元素，及M2是至少一种选自Nb、Ta、和V中的元素。

在式Li_xM1M2₂O₆(0≤x≤5)所示的斜方晶系氧化物中锂离子的含量 根据充电和放电状态而变化，每1mol氧化物的最大Li离子含量为5mol。含有该氧化物活性材料的电极能够提高单位质量锂离子的吸收/释放量。因此，包含该氧化物活性材料电极的非水电解质电池能够实现高的能量密度。

式Li_xM1M2₂O₆(0≤x≤5)所示的斜方晶系氧化物因锂的吸收和释放反应而具有渐变的电势（从0.5V（相对于Li/Li⁺）至2.5V（相对于Li/Li⁺））。因此，包含斜方晶系氧化物活性材料电极的非水电解质电池能够在比金属锂电结晶期间的电势更加高的电势下吸收和释放锂。非水电解质电池可以降低或消除金属锂的电结晶，从而实现快速充电和放电。