[发明专利]钠离子电池用负极活性物质和钠离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及倍率特性良好的钠离子电池用负极活性物质。

背景技术

钠离子电池是Na离子在正极与负极之间移动的电池。由于Na与Li相比丰富地存在，因此钠离子电池与锂离子电池相比具有易于实现低成本化的优点。通常，钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层以及在正极活性物质层和负极活性物质层之间形成的电解质层。

用于钠离子电池的负极活性物质的研究正在盛行。例如，在专利文献1中，记载了使用硬碳作为钠离子二次电池用的负极活性物质。另外，在专利文献2中，记载了具有Na₂Ti₆O₁₃结晶相的负极活性物质。另外，在专利文献2中，记载了使用层间距d002为以下或者通过拉曼光谱测定求出的D/G比为0.8以下的碳材料作为导电材料。另一方面，在专利文献3中，公开了Nb氧化物作为Li离子而不是Na离子插入脱离的活性物质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2013-137907号公报

专利文献2：特开2014-078350号公报

专利文献3：特开平10-255796号公报

发明内容

发明所要解决的课题

例如，在使用专利文献1中记载的硬碳作为钠离子电池的负极活性物质的情况下，存在如下问题：由于硬碳作为活性物质的工作电位低，因此金属Na易于析出。因此，电池的安全性降低。

为了解决上述问题点，本发明人进行了专心研究，结果发现，通过使用属于斜方晶的MNb₃O₈相(M为H、Li、Na和K中的至少一种)的Nb氧化物为钠离子电池的负极活性物质，能够实现电池的安全性的提高。另一方面，上述属于斜方晶的MNb₃O₈相的负极活性物质存在倍率特性低的问题。本发明是鉴于上述实际情况而完成的，主要目的在于提供一种倍率特性良好的钠离子电池用负极活性物质。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，在本发明中，提供了一种钠离子电池用负极活性物质，其特征在于，具有由属于斜方晶的MNb₃O₈相(M为H、Li、Na和K中的至少一种)构成的活性物质材料和与上述活性物质材料接触的碳材料，上述活性物质材料与上述碳材料复合化。

根据本发明，上述活性物质材料与上述碳材料复合化，由此能够使电池的倍率特性良好。

在上述发明中，上述碳材料优选层间距d002为以下，且通过拉曼光谱测定求出的D/G比为0.8以下。这是因为能够使可逆容量良好。

在上述发明中，上述MNb₃O₈相的微晶尺寸优选为以下。这是因为电池的充电状态的电位控制变得容易。

在本发明中，提供了一种钠离子电池，该钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层以及在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间形成的电解质层，其特征在于，上述负极活性物质为上述的钠离子电池用负极活性物质。

根据本发明，通过使用上述的钠离子电池用负极活性物质，能够制成倍率特性良好的钠离子电池。

发明效果

本发明的钠离子电池用负极活性物质取得了倍率特性良好的效果。

附图说明

图1是示出本发明的钠离子电池的一个例子的概要截面图。

图2是在比较例1、比较例2、实施例1和实施例2中得到的活性物质的XRD测定的结果。

图3是KNb₃O₈相的XRD图案。

图4是示出KNb₃O₈相(斜方晶，空间群Amam)的晶体结构的示意图。

图5是在比较例、实施例1和实施例2中得到的活性物质的SEM观察的结果。

图6中是使用了比较例1、比较例2、实施例1和实施例2中得到的活性物质的评价用电池(钠离子电池)的充放电试验的结果。

附图标记说明

1正极活性物质层

2负极活性物质层

3电解质层

4正极集电体

5负极集电体

6电池壳体

10钠离子电池

具体实施方式