電池用活性物質(zhì)、非水電解質(zhì)電池及電池包的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種非水電解質(zhì)電池和電池包，所述非水電解質(zhì)電池具備：外包裝材料；正極；與所述正極在空間上隔開的、包含含有鈦復合氧化物的活性物質(zhì)的負極；非水電解質(zhì)，其中，所述鈦復合氧化物包含單斜晶系β型鈦復合氧化物作為主相，在將通過以CuKα射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的所述單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰的積分強度設定為100時，歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2θ=25.1～25.5°的主峰的積分強度的相對值為30以下，而且，所述鈦復合氧化物由通過所述廣角X射線衍射法得到的所述單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。
【專利說明】電池用活性物質(zhì)、非水電解質(zhì)電池及電池包
[0001]本申請是申請日為2009年5月28日、中國申請?zhí)枮?00980158315.6的專利申請
的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種電池用活性物質(zhì)、非水電解質(zhì)電池及電池包。
【背景技術】
[0003]近年來，具有單斜晶系β型結(jié)構(gòu)的鈦氧化物(記為TiO2 (B))作為非水電解質(zhì)電池用活性物質(zhì)受到矚目(參照專利文獻I?3)。以往，一直被實用的尖晶石型鈦酸鋰(Li4Ti5O12)的每單位化學式的可嵌入/脫嵌鋰離子的數(shù)量為三個。因此，在每I個鈦離子中可嵌入/脫嵌鋰離子的數(shù)量為3/5，0.6為理論上的最大值。與此相對，TiO2 (B)的每I個鈦離子中可嵌入/脫嵌鋰離子的數(shù)量最大為1.0。因此，具有理論容量高達約335mAh/g的特性。
[0004]但是，如專利文獻I或?qū)＠墨I2中所公開的那樣，TiO2 (B)的實用的電極容量為170?200mAh/g左右，顯著低于理論容量。認為這是因為:盡管在TiO2 (B)的晶體結(jié)構(gòu)中具有多個可成為Li主體的位點，但由于固體中的Li離子的擴散性低、因而有效的可移動Li離子少。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2008-34368號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2008-117625號公報
[0009]專利文獻3:W02009/028553A1

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子的傳導性得以提高的包含TiO2 (B)的電池用活性物質(zhì)、包含該活性物質(zhì)作為負極活性物質(zhì)且具有高容量、優(yōu)異的大電流特性的非水電解質(zhì)電池以及具備多個該非水電解質(zhì)電池的電池包。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種電池用活性物質(zhì)，其包含鈦復合氧化物，其中，所述鈦復合氧化物包含單斜晶系β型鈦復合氧化物作為主相，在將通過以CuKa射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的所述單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰的積分強度設定為100時，歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2 Θ =25.1?25.5°的主峰的積分強度的相對值為30以下，而且，所述鈦復合氧化物由通過所述廣角X射線衍射法得到的所述單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種非水電解質(zhì)電池，其具備:外包裝材料；收納于所述外包裝材料內(nèi)的正極；收納于所述外包裝材料內(nèi)且與所述正極在空間上隔開的、包含含有鈦復合氧化物的活性物質(zhì)的負極；以及收容于所述外包裝材料內(nèi)的非水電解質(zhì)，其中，所述鈦復合氧化物包含單斜晶系β型鈦復合氧化物作為主相，在將通過以CuK a射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的所述單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰的積分強度設定為100時，歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2 Θ =25.1?25.5°的主峰的積分強度的相對值為30以下，而且，所述鈦復合氧化物由通過所述廣角X射線衍射法得到的所述單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種電池包，其具備多個所述第二方面的非水電解質(zhì)電池，且各個電池以串聯(lián)或并聯(lián)的方式或者以串聯(lián)和并聯(lián)的方式電連接。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，提供一種有助于高容量且優(yōu)異的大電流特性的電池用活性物質(zhì)、具有高容量且優(yōu)異的大電流特性的非水電解質(zhì)電池以及具備多個該非水電解質(zhì)電池的電池包。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示實施方式的扁平形非水電解質(zhì)電池的剖面圖。
[0019]圖2是圖1的A部的放大剖面圖。
[0020]圖3是表示實施方式的電池包的分解立體圖。
[0021]圖4是圖3的電池包的方框圖。
[0022]圖5是表示實施例1的鈦復合氧化物的X射線衍射圖案的圖。
[0023]圖6是表示比較例I的鈦復合氧化物的X射線衍射圖案的圖。
[0024]圖7是表示實施例7的鈦復合氧化物的X射線衍射圖案的圖。
[0025]圖8是表示單斜晶系β型鈦氧化物(TiO2 (B))的晶體結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]以下對本發(fā)明中的電池用活性物質(zhì)、非水電解質(zhì)電池及電池包進行詳細說明。
[0027]實施方式中的電池用活性物質(zhì)包含鈦復合氧化物。鈦復合氧化物具有如下結(jié)構(gòu):包含單斜晶系β型鈦復合氧化物作為主相，在將通過以CuKa射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的上述單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰的積分強度設定為100時，歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2 Θ =25.1?25.5°的主峰的積分強度的相對值為30以下。即，鈦復合氧化物具有如下結(jié)構(gòu):將單斜晶系β型鈦復合氧化物的積分強度設定為I1、將至少一個副相的積分強度設定為I2、將I1作為100時，I2相對于I1的相對值為30以下。此時，銳鈦礦型TiO2的主峰在2 Θ為約25.4°處被檢測出來，H2Ti8O17的主峰在2 Θ為約25.3°處被檢測出來。鈦復合氧化物由通過廣角X射線衍射法得到的單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。
[0028]以下，對上述廣角X射線衍射法進行說明。
[0029]將鈦復合氧化物粉碎而得到的粉末(試樣)填充在玻璃試樣板的深度為0.2mm的保持器(holder)內(nèi)。使用玻璃板從外部用手指充分按壓以使填充于玻璃試樣板中的試樣表面變平滑。此時，注意要將試樣充分地填充于保持器部分，注意避免試樣的填充不足(裂紋、空隙)。以試樣量與玻璃保持器的深度(0.2mm)均等的方式進行填充，注意避免因填充量的多或少而引起的相對于玻璃保持器的基準面產(chǎn)生凹凸。
[0030]另外，由于通過填充到玻璃試樣板的方法可以排除衍射線峰位置的偏移或強度比的變化，因而以下的方法是更優(yōu)選的。即，通過對上述試樣施加約250MPa的壓力15分鐘來制作直徑為10mm、厚度為約2mm的壓制粉體顆粒，對該顆粒表面進行測定。
[0031]測定可以在例如以下的條件下進行。
[0032]<測定方法>
[0033]將試樣填入到直徑為25mm的標準玻璃保持器中，通過廣角X射線衍射法進行測定。測定裝置及條件如下所示。
[0034](I)X射線衍射裝置:Bruker AXS公司制、D8ADVANCE (封入管型)
[0035]X射線源:CuK α射線(使用Ni過濾器)
[0036]輸出:40kV、40mA
[0037]狹縫系:Div.Slit,0.3。
[0038]檢測器:Lyn xEye (高速檢測器)
[0039](2)掃描方式:2 Θ / Θ連續(xù)掃描
[0040](3)測定范圍(2 Θ ):5 ~100。
[0041](4)步長(2 Θ ):0.01712。
[0042](5)計數(shù)時間:1秒/步
[0043]鈦復合氧化物的微晶直徑(微晶尺寸)可以對通過廣角X射線衍射法得到的TiO2(B)的主峰的半值幅(也稱為半寬度)使用以下所示的Scherrer式來算出。
[0044][數(shù)學式I]
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種非水電解質(zhì)電池，其具備: 外包裝材料； 收納于所述外包裝材料內(nèi)的正極，所述正極具備集電體、以及形成于所述集電體上的一面或兩面且包含活性物質(zhì)、導電劑及粘結(jié)劑的正極層； 與所述正極在空間上隔開地收納于所述外包裝材料內(nèi)的負極，所述負極具備集電體、以及形成于所述集電體上的一面或兩面且包含含有鈦氧化物或鈦復合氧化物的活性物質(zhì)、導電劑及粘結(jié)劑的負極層；以及 收容于所述外包裝材料內(nèi)的非水電解質(zhì)， 其中，所述鈦氧化物或鈦復合氧化物包含單斜晶系β型鈦復合氧化物作為主相，在將通過以CuKd射線作為X射線源的廣角X射線衍射法測得的所述單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰的積分強度設定為100時，歸屬于選自銳鈦礦型TiO2及H2Ti8O17中的至少一個副相的出現(xiàn)在2 Θ =25.1?25.5°的主峰的積分強度的相對值為30以下，而且，所述鈦氧化物或鈦復合氧化物由通過所述廣角X射線衍射法得到的所述單斜晶系β型鈦復合氧化物的主峰算出的微晶直徑為5nm以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述正極層中含有的所述活性物質(zhì)為嵌入有鋰的二氧化錳、氧化鐵、氧化銅、氧化鎳及鋰錳復合氧化物、鋰鎳復合氧化物、鋰鈷復合氧化物、鋰鎳鈷復合氧化物、鋰錳鈷復合氧化物、尖晶石型鋰錳鎳復合氧化物、具有橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰磷氧化物、硫酸鐵或氧化釩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述外包裝材料由層壓薄膜形成。
4.一種電池包,其具備多個權(quán)利要求1?3中任一者所述的非水電解質(zhì)電池,各個電池以串聯(lián)或并聯(lián)的方式或者以串聯(lián)和并聯(lián)的方式電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池包，其進一步具備能夠檢測各個非水電解質(zhì)電池的電壓的保護電路。
【文檔編號】H01M10/0525GK103825012SQ201410064755
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2009年5月28日
【發(fā)明者】稻垣浩貴, ?？乒缥? 原田康宏, 大谷友希, 高見則雄 申請人:株式會社東芝