[发明专利]蓄电设备的电极用钛酸锂粉末及活性物质材料、以及使用了其的电极片及蓄电设备

说明书

技术领域

本发明涉及作为蓄电设备的电极材料等适宜的钛酸锂粉末及使用了该钛酸锂粉末的活性物质材料、和在正极片或负极片中使用了该活性物质材料的蓄电设备。

背景技术

近年来，作为蓄电设备的电极材料，研究了各种材料。其中，钛酸锂从在作为活性物质材料使用时输入输出特性优异的方面出发，作为HEV、PHEV、BEV之类的电动汽车用的蓄电设备的活性物质材料而受到注目。

在作为电动汽车用的蓄电设备使用时，由于将在将电动汽车减速时放出的能量回收(称为再生)，所以瞬间非常大的电流流入电池中，因此要求充放电容量大、快速充电特性良好的蓄电设备。此外，由于经过10年以上而使用，所以电动汽车用的蓄电设备也要求性能经过长时间不会劣化。夏季汽车的车内温度超过60℃也不稀奇，但若钛酸锂在充电状态下被暴露于高温下，则容易进行与电解液的反应，由此产生气体，其结果是，存在产生起因于电池的膨胀及内部电阻的上升的容量劣化这样的问题。因此期望开发在高温时气体的产生量少的钛酸锂。此外若钛酸锂的充放电效率良好，则在反复充放电时，容易维持电池的正极与负极的容量平衡，电池变得难以劣化，所以要求充放电效率良好的钛酸锂。

专利文献1中公开了一种具有尖晶石结构的钛酸锂粒子粉末，其在利用XRD以Fd-3m定指数时，利用特沃尔德(Rietveld)解析得到的TiO₂量为1.5％以下，Li₂TiO₃量为1％以上且6％以下的范围，Li₄Ti₅O₁₂量为94％以上且99％以下，晶体应变为0.0015以下，且利用BET法得到的比表面积为2m²/g以上且7m²/g以下的范围，记载了在将该钛酸锂粒子粉末作为负极活性物质粒子粉末用于非水电解质二次电池中的情况下，可得到显示优异的初期放电容量及输出特性、并且气体产生得到抑制的平衡良好的电池特性。具体而言，示出了将TiO₂量为0～0.2％、Li₂TiO₃量为1.5～4.9％、Li₄Ti₅O₁₂量为95.1～98.3％、比表面积为2.7～6.6m²/g、晶体应变为0.0008～0.0012的钛酸锂粒子粉末作为负极活性物质粒子粉末使用的非水电解质二次电池的初期充放电容量大，输出特性优异，气体产生量少。

专利文献2中公开了一种钛酸锂粉末，在将由X射线衍射图案检测的Li₄Ti₅O₁₂、Li₂TiO₃及TiO₂的主峰的强度分别设为I₁、I₂、I₃时，I₁/(I₁+I₂+I₃)为96％以上，由Li₄Ti₅O₁₂的(111)面的峰的半值宽度通过Scherrer式算出的Li₄Ti₅O₁₂的微晶直径为通过BET法求出的比表面积为8～12m²/g，记载了包含该钛酸锂粉末作为电极活性物质的锂离子二次电池的初期放电容量高，速率特性优异。具体而言，示出了包含Li₄Ti₅O₁₂/(Li₄Ti₅O₁₂+Li₂TiO₃+TiO₂+Li₂CO₃)为96.5～97％、微晶直径为比表面积为6.1～14m²/g的钛酸锂粉末作为电极活性物质的锂离子二次电池的初期容量大，速率特性优异。