[发明专利]包含钛-铌复合氧化物的电极用活性物质及其制造方法

说明书

本发明提供包含钛‑铌复合氧化物的电极用活性物质及其制造方法。作为锂二次电池用负极用活性物质，通过廉价的固相法能提供高充放电量原样保持并且循环容量保持率优异的钛‑铌复合氧化物。一种电极用活性物质，其以TiNb_xO_(2+5x/2)(X为1.90以上且小于2.00)所示的单斜晶系的钛‑铌复合氧化物作为主要成分，并且以炭包覆钛‑铌复合氧化物作为主要成分，该炭包覆钛‑铌复合氧化物的由(‑110)面的X射线衍射线的半值宽度求出的微晶直径为85nm以上，炭含量为1.0～5.0重量％，粉体比电阻为1.0×10⁴Ω·cm以下。

技术领域

本发明涉及作为锂二次电池的活性物质而有用的钛-铌复合氧化物及使用了其的锂二次电池。

背景技术

锂二次电池由于其能量密度高，作为手机、笔记本电脑用的电源逐步得到进步，但是由于近年IT技术的进步，伴随着移动终端装置的小型、轻量化，对于作为其电源的电池也进一步要求小型、高容量化。产生更高能量密度并作为电动汽车、混合动力汽车用的电源、电力储存用电源而开始受到关注。

一直以来，作为锂电池的负极材料通常有炭系负极，使用了其的锂二次电池具有放电时的电压大且能量密度高的特征。但是，由于负极的电位低，在进行急速充电时锂金属会析出而引起内部短路的危险性增加，进而由于内部短路而导致着火的危险性也内在。因此，研究出了，通过使用高电位负极使内部短路时的发热减少，进而抑制电解液的分解，由此安全性高且长寿命的锂电池。其中，Li₄Ti₅O₁₂以锂基准计具有1.5V的电位，充放电时没有体积变化、循环特性极其良好，因此使用了Li₄Ti₅O₁₂的硬币电池在实际中使用。

然而，有如下缺点：Li₄Ti₅O₁₂的理论容量为175mAh/g，与通常作为负极材料而使用的碳相比较，其电容量小至约一半，使用了Li₄Ti₅O₁₂的锂二次电池的能量密度也变小。因此，从安全性、长寿命的观点出发，期望具有以锂基准计为1.0～1.5V的电压，且电容量大的负极材料。

这样的状况下，钛-铌复合氧化物作为具有以锂基准计为1.0～2.0V的电压且电容量大的电极材料而受到瞩目。

使用锂二次电池作为负极材料的情况下，钛-铌复合氧化物通过Ti⁴⁺和Nb⁵⁺的氧化还原，能够应对锂离子的插入脱离而保持晶体的电中性，因此能够提高能量密度。