[发明专利]活性物质、非水电解质电池、电池包及车辆

说明书

本发明提供一种电池用活性物质，其可实现能够显示高的能量密度及优异的快速充放电特性、且能够容易进行充放电状态的管理的非水电解质电池。1个实施方式涉及的电池用活性物质包含具有单斜晶型的晶体结构、且用通式Li_wNa_2‑xM1_yTi_6‑zM2_zO_13+δ表示的复合氧化物。在上述通式中，M1为选自Mg、Sr、Ca、Ba、Cs及K中的至少1种金属元素。M2为选自Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn及Al中的至少1种。下标w的值在0≤w≤6的范围内。下标x的值在0≤x＜2的范围内。下标y的值在0≤y＜2的范围内。下标z的值在0＜z≤6的范围内。下标δ的值在－0.1≤δ≤0.1的范围内。

技术领域

本发明的实施方式涉及电池用活性物质、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，锂离子二次电池这样的非水电解质电 池的研究开发一直在广泛开展。非水电解质电池作为混合动力汽车及电动 车、手机基站的无停电电源用等的电源而受到期待。因此，除了高能量密 度以外，还要求非水电解质电池在快速充放电特性、长期可靠性那样的其 它特性方面也优异。例如，能够快速充放电的非水电解质电池不仅能够大 幅度缩短充电时间，而且还能够实现混合动力汽车等的动力性能的提高以及动力的再生能量的有效回收。

为了实现快速充放电，电子及锂离子必须能够在正极和负极之间迅速 移动。但是，使用了碳系负极的电池如果反复进行快速充放电，则在电极 上会产生金属锂的枝晶析出，具有内部短路所导致的发热或起火的担心。

于是，开发了在负极中使用金属复合氧化物来代替碳质物的电池。特 别是将钛氧化物用于负极的电池具有能够实现稳定的快速充放电、并且寿 命也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高，即电位贵。 而且，钛氧化物的单位质量的容量较低。因此，将钛氧化物用于负极的电 池存在能量密度较低的问题。特别是，在使用相对于金属锂的电位高的材 料作为负极材料时，与以往的使用碳质物的电池相比电压减小，因此在用 于电动汽车或大规模电力贮藏系统等需要高电压的系统时，存在电池的串 联数增大的问题。

钛氧化物的电极电位以金属锂为基准计为约1.5V，比碳系负极的电位 高(贵)。钛氧化物的电位由于是起因于以电化学的方式嵌入和脱嵌锂时的 Ti³⁺和Ti⁴⁺之间的氧化还原反应，所以在电化学上是受到制约的。因此，为 了提高能量密度而降低电极电位以往是困难的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4237659号公报

专利文献2：日本特开2009-117259号公报

专利文献3：日本特开2010-123424号公报

专利文献4：日本特开2013-249223号公报

非专利文献

非专利文献1：Electrochemistry communications 8(2006)673-677

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于，提供能够实现可显示高能量密度及优异的快速充 放电特性、且可容易地进行充放电状态的管理的非水电解质电池的电池用 活性物质、含有该电池用活性物质的非水电解质电池、及具备该非水电解 质电池的电池包。

用于解决问题的手段