[发明专利]电极、非水电解质电池、电池包及车辆

说明书

本发明提供电极、非水电解质电池、电池包及车辆。根据实施方式提供电极。利用X射线光电子分光分析XPS进行测定所获得的该电极的表面组成比(Li+C+O)/P为2以上且14以下的范围内。

技术领域

实施方式涉及电极、非水电解质电池、电池包及车辆。

背景技术

近年来，作为高能量密度电池，开发了锂离子二次电池等非水电解质电池。非水电解质电池作为混合动力汽车或电动汽车等车辆的电源备受期待。另外，作为移动基站的不间断电源用也备受期待。因此，非水电解质电池还要求具有快速充放电性能、长期可靠性等其他特性。能够快速充放电的非水电解质电池具有充电时间非常短的优点。另外，这种非水电解质电池在混合动力汽车等车辆中还可以提高动力性能。进而，这种非水电解质电池可以有效地将动力的再生能量回收。

快速充放电可通过电子和锂离子在正极与负极之间迅速地移动而得以实现。使用了碳系负极的电池由于反复进行快速充放电，有金属锂的树枝状结晶析出在电极上的情况。树枝状结晶有导致内部短路、结果引起发热和/或着火的危险。

因此，开发了代替碳质物而使用金属复合氧化物作为负极活性物质的电池。特别是，使用了钛氧化物作为负极活性物质的电池具有可进行稳定的快速充放电、寿命比碳系负极长的特性。

但是，钛氧化物与碳质物相比，相对于金属锂的电位更高(贵)。而且，钛氧化物的每单位重量的容量低。因此，使用了钛氧化物的电池具有能量密度低的问题。

例如，钛氧化物的电极电位以金属锂基准计为约1.5V，比碳系负极的电位更高(贵)。钛氧化物的电位是因电化学地对锂进行嵌入脱嵌时的Ti³⁺与Ti⁴⁺之间的氧化还原反应所致，因而受到电化学方面的制约。另外，还有在1.5V左右高的电极电位下锂离子的快速充放电可稳定地进行的事实。降低充电电位时，有电极的性能变差、无法稳定地进行快速充放电的可能性。因而，为了提高能量密度而降低电极电位实际上是困难的。

另一方面，关于每单位重量的容量，二氧化钛(锐钛矿结构)的理论量为165mAh/g左右、Li₄Ti₅O₁₂等锂钛复合氧化物的理论容量也为180mAh/g左右。另一方面，通常的石墨系电极材料的理论容量为385mAh/g以上。因此，钛氧化物的容量密度与碳系负极的容量密度相比显著地低。这是由于在钛氧化物的结晶结构中对锂进行嵌入的位点少，在结构中锂易于稳定化，因而实质的容量降低。

鉴于上述事实，探讨了含有Ti和Nb的新型电极材料。期待这种材料具有高的充放电容量。特别是，TiNb₂O₇所示的复合氧化物具有超过380mAh/g的高理论容量，但是TiNb₂O₇的电极的实用容量低达260mAh/g左右，具有充放电的寿命短的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供寿命性能良好的电极、含有该电极的非水电解质电池、含有该电池的电池包及车辆。

用于解决技术问题的方法

一个实施方式中提供电极。电极含有活性物质。利用X射线光电子分光分析(XPS；X-ray Photoelectron Spectroscopy)进行测定所获得的该电极的表面组成比(Li+C+O)/P为2以上且14以下的范围内。

另一实施方式中提供含有负极、正极、隔膜和非水电解质的非水电解质电池。非水电解质电池所含的负极及正极中的至少一方为上述实施方式的电极。

再一个实施方式提供含有上述非水电解质电池的电池包。

另外，又一个实施方式提供搭载有上述电池包的车辆。