[发明专利]活性物质、非水电解质电池、电池包及车辆

说明书

根据实施方式，提供一种包含具有空间群为Fmmm的斜方晶型的晶体结构的复合氧化物的活性物质，以及提供包含该活性物质的非水电解质电池、电池包及车辆。该复合氧化物用通式Li_2+xNa_2‑yM_zTi₆O_14+δ表示，M包含Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1种。x在0≤x≤6的范围内。y在0＜y＜2的范围内。z在0＜z＜1的范围内。δ在－0.5≤δ≤0.5的范围内。并且yz。

技术领域

实施方式涉及活性物质、非水电解质电池、电池包及车辆。

本申请基于2016年3月15日提出的日本专利申请第2016-51365号并主张优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。

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性能方面也优异。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、并且寿命也比使用碳系负极时长的特性。

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(vs.Li/Li⁺)，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。

发明内容

本发明所要解决的课题是，提供能够实现可显示高能量密度、高电池电压及优异的寿命性能的非水电解质电池、电池包及搭载该电池包的车辆的活性物质。

根据第1实施方式，提供一种包含具有空间群为Fmmm的晶体结构的复合氧化物的活性物质。该复合氧化物用通式Li_2+xNa_2-yM_zTi₆O_14+δ表示，M包含Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1种。x在0≤x≤6的范围内。y在0＜y＜2的范围内。z在0＜z＜1的范围内。δ在－0.5≤δ≤0.5的范围内。并且yz。

根据第2实施方式，提供一种非水电解质电池。非水电解质电池包含负极、正极和非水电解质。负极包含第1实施方式涉及的活性物质。

根据第3实施方式，提供一种电池包。电池包包含第2实施方式涉及的非水电解质电池。

根据第4实施方式，提供一种车辆。车辆中搭载有第3实施方式涉及的电池包。

通过上述构成的活性物质，能够实现可显示高能量密度、高电池电压及优异的寿命性能的非水电解质电池、电池包及搭载该电池包的车辆。

附图说明