[发明专利]活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆

说明书

本发明的实施方式涉及活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆。提供一种活性物质，其包含能够嵌入脱嵌Li离子的单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子和将铌钛复合氧化物粒子的表面的至少一部分覆盖的碳纤维。单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子满足下述(1)式。单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子的平均一次粒径为0.05μm以上且2μm以下的范围。碳纤维含有选自由Fe、Co及Ni构成的组中的1种以上的金属元素，且满足下述(2)式。碳纤维的平均纤维直径为5nm以上且100nm以下的范围。1.5≤(α/β)≤2.5(1)，1/10000≤(γ/σ)≤1/100(2)。其中，α为铌钛复合氧化物粒子的Nb的摩尔数，β为铌钛复合氧化物粒子的Ti的摩尔数，γ为碳纤维中的全部金属元素的重量，σ为碳纤维的碳重量。

技术领域

本发明的实施方式涉及活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆。

背景技术

将嵌入脱嵌锂离子的石墨质材料或碳质材料用于负极的非水电解质电池作为高能量密度的便携设备用电池被商品化。近年来，为了使电池的能量密度进一步提高，作为正极活性物质，代替LiCoO₂及LiMn₂O₄，LiNi_aCo_bAl_1-a-bO₂或LiNi_aCo_bMn_1-a-bO₂等含有Ni的锂金属氧化物的实用化正在推进。

另一方面，在搭载于汽车、电车等车上的情况下，从高温环境下的储藏性能、循环性能、高输出的长期可靠性等出发，对于正极、负极的构成材料要求化学、电化学稳定性、强度、耐腐蚀性优异的材料。进而，对于正极、负极的构成材料要求在寒冷地区的高性能、低温环境下(-40℃)的高输出性能及长寿命性能。另一方面，作为非水电解质，从安全性能提高的观点出发，不挥发性、不燃性电解液的开发正在推进，但由于伴随输出特性、低温性能、长寿命性能的下降，所以还未被实用化。

如以上说明的那样，为了将锂离子电池搭载于车等中，高温耐久性、循环寿命、安全性、输出性能成为课题。

代替石墨质材料或碳质材料的负极，通过使用TiO₂或Li₄Ti₅O₁₂等钛氧化物作为负极，虽然电池的寿命性能、安全性得到改善，但是能量密度下降。电池的能量密度的下降是由于钛氧化物的负极电位(vs.Li)高达约1.5V且电池电压下降和负极容量小。因此，为了增大电池容量，需要高容量且输出性能和寿命性能优异的钛系氧化物。

发明内容

实施方式的目的是提供大电流性能和循环寿命性能优异的电极及二次电池、能够实现它们的活性物质、包含该二次电池的电池包及车辆。

根据实施方式，提供一种活性物质，其包含能够嵌入脱嵌Li离子的单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子、和将铌钛复合氧化物粒子的表面的至少一部分覆盖的碳纤维。单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子满足下述(1)式。单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子的平均一次粒径为0.05μm以上且2μm以下的范围。碳纤维含有选自由Fe、Co及Ni构成的组中的1种以上的金属元素。碳纤维满足下述(2)式。另外，碳纤维的平均纤维直径为5nm以上且100nm以下的范围。

1.5≤(α/β)≤2.5 (1)

1/10000≤(γ/σ)≤1/100 (2)

其中，α为单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子的Nb的摩尔数，β为单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子的Ti的摩尔数，γ为碳纤维中的全部金属元素的重量，σ为碳纤维的碳重量。

另外，根据实施方式，提供一种电极，其包含实施方式所涉及的活性物质。

进而，根据实施方式，提供一种二次电池，其包含正极、含有实施方式所涉及的活性物质的负极和非水电解质。