技術領域

本說明書中所述的實施方案通常涉及活性物質、活性物質的制造方法、非水電解質電池、電池組以及機動車。

背景技術

最近，已經開發出諸如鋰離子二次電池的非水電解質電池，作為具有高能量密度的電池。非水電解質電池可望用作車輛的電源，例如混合動力車輛或電動車，或者用于電存儲的大規模電源。進一步，非水電解質電池還可望用作移動電話基站的不間斷電源。因此，要求非水電解質電池具有其它性能，例如快速充電和放電性能以及長期可靠性。能夠快速充電及放電的非水電解質電池不但可明顯縮短充電時間，而且可以改善有關混合動力汽車的驅動力及高效恢復其再生能量的性能。

為了能夠快速充電及放電，必須使電子和鋰離子能夠在正極和負極之間快速遷移。當負極中使用碳基材料的電池經歷反復快速充電及放電時，會在電極上發生金屬鋰的枝狀沉淀。枝狀體會導致內部短路，這會引起發熱和燃燒。

由此，使用金屬復合氧化物作為負極活性材料代替含碳材料的電池已經得到開發。尤其是，在使用鈦氧化物作為負極活性材料的電池中，可以穩定地進行快速充電及放電。這類電池還比使用含碳材料的電池有更長的壽命。

然而，鈦氧化物具有比含碳材料更高的(更貴的nobler)相對于金屬鋰的電勢。進一步，鈦氧化物單位重量的容量更低。因此，使用鈦氧化物形成的電池存在能量密度低的問題。

例如，使用鈦氧化物的電極的電勢基于金屬鋰為約1.5V，比使用含碳材料的負極的電勢更高(即更貴)。當鋰在電化學上吸收及釋放時，鈦氧化物的電勢起因于Ti³⁺與Ti⁴⁺之間的氧化還原反應。因此，它在電化學上是受限的。進一步，事實在于鋰離子的快速吸收及釋放可在高達約1.5V的電極電勢下穩定地進行。因此，本質上難以降低所述電極的電勢以改善能量密度。

至于單位重量的電池容量，諸如Li₄Ti₅O₁₂的鋰鈦復合氧化物的理論容量為約175mAh/g。另一方面，一般的石墨基電極材料的理論容量為372mAh/g。因此，鈦氧化物的容量密度顯著低于碳基負極材料的容量密度。這是由于實際容量的降低，因為晶體結構中只有少量的鋰吸收中心，并且鋰易于在所述結構中被穩定。

鑒于上述情況，對一種含Ti和Nb的新電極材料進行了研究。尤其是關注了表示為TiNb₂O₇的復合氧化物，原因在于其能夠得到大容量。

發明內容

根據一個實施方案，提供了活性物質。所述活性物質包括次級粒子和碳材料相，所述碳材料相形成在所述次級粒子的每個的至少一部分表面上。次級粒子的每個都由團聚的活性材料初級粒子構成。活性材料的初級粒子包括表示為Li_xM_(1‐y)Nb_yNb₂O_(7+δ)的鈮復合氧化物，其中M為選自Ti和Zr中的至少一個，并且x、y和δ分別滿足0≤x≤6,0≤y≤1,和‐1≤δ≤1。次級粒子的壓縮破裂強度為10MPa或更高。

根據一個實施方案，可以提供活性物質，所述活性物質可以實現具有高容量、以及優異的高電流性能和循環性能的非水電解質電池。

附圖說明

圖1為示意圖，顯示了鈦鈮復合氧化物(TiNb₂O₇)的晶體結構；

圖2為圖1從另一個方向觀察的晶體結構的示意圖；

圖3為根據第一實施方案的活性物質實例的SEM照片。

圖4為從電極取出的活性物質的SEM照片，所述電極使用圖3所示的活性物質生產。

圖5為剖面圖，顯示了根據第三實施方案的實施例的扁平式非水電解質電池；

圖6為圖5的區域A的放大的剖面圖；

圖7為顯示根據第四實施方案的實施例的電池組的分解透視圖；

圖8為框圖，顯示了圖7所示的電池組的電路圖；

圖9為剖面圖，其示意性地顯示了根據本發明第五實施方案的車輛的構造，以及

圖10為實施例1中的鈮復合氧化物(TiNb₂O₇)的X射線衍射圖案。

具體實施方式