CN102403492A - 氧化极活性材料、二次电池、电动工具及电能储存系统 - Google Patents

Abstract

一种氧化极活性材料、二次电池、电动工具及电能存储系统。二次电池包括还原极、包含氧化极活性材料的氧化极以及电解溶液。氧化极活性材料包含锡、铁、钴、碳以及钛作为构成元素。以质量百分比计，碳含量为从9％至30％，包括两个端值；钴相对于铁和钴的总量的比率为从10％至80％，包括两个端值；铁和钴的总量相对于锡、铁以及钴的总量的比率为从11.3％至26.3％，包括两个端值；以及钛含量为从0.5％至8％，包括两个端值，以及通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度等于或大于1度，所述衍射峰是在衍射角2θ从34度至37度并包括34度和37度的情况下获得的峰。

Description

氧化极活性材料、二次电池、电动工具及电能储存系统

技术领域

本公开涉及包含锡、铁、钴、碳以及钛作为元素的氧化极活性材料、使用氧化极活性材料的二次电池、使用二次电池的电动工具、使用二次电池的电动交通工具以及使用二次电池的电能储存系统。

背景技术

近年来，广泛使用了以便携式终端等为代表的小型电子设备，强烈需求减小其尺寸和重量以实现较长寿命。相应地，作为小型电子设备的电源，开发了电池，特别是能够提供高能量密度的小型且重量轻的二次电池。近年来，已考虑把这种二次电池不仅应用于小型电子设备并且还应用于以交通工具等为代表的大型电子设备。

研讨了使用各种元素作为二次电池的载体(电极反应物)。具体地，使用锂(Li)作为电极反应物以及使用锂离子的提取和插入作为充电和放电反应的锂离子二次电池极具前景，这是由于这种锂离子二次电池较之铅电池组、镍镉电池等而言能够提供较高能量密度。

作为二次电池中氧化极的活性材料，除了碳材料比如石墨之外，金属材料比如硅(Si)和锡(Sn)也用于获得高容量。然而，近年来，逐步开发了新材料以求取得较高容量和改进循环特性等的目的。具体地，研讨了包含锡、钴(Co)和碳(C)作为元素，以及通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度等于或大于1度的低结晶材料(例如，见日本待审专利申请公开No.2006-107792、No.2006-128051、2006-344403以及2008-293955)。在低结晶材料中，在一些情形中，使用铁(Fe)而非钴，以及一起使用钴和铁。

发明内容

这些年来，电子设备的多功能和高性能逐步发展，其使用频率增加。因而，二次电池倾向于频繁地充电和放电。相应地，为了在放电和充电数量少的初始状态中以及在多次重复充电和放电之后的状态中呈现出足够的电池性能，热切期望着初始充电和放电特性以及循环特性的改进。

鉴于以上缺点，在本公开中，期望提供能够获得较好的初始充电和放电特性以及循环特性的氧化极活性材料、二次电池、电能工具、电动交通工具以及电能储存系统。

根据本公开的实施例，提供了氧化极活性材料，氧化极活性材料包含锡、铁、钴、碳以及钛作为构成元素。以质量百分比计，碳含量为从9％至30％，包括两个端值；钴相对于铁和钴的总量的比率(Co/(Fe+Co))为从10％至80％，包括两个端值；铁和钴的总量相对于锡、铁以及钴的总量的比率((Fe+Co)/(Sn+Fe+Co))为从11.3％至26.3％，包括两个端值；以及钛含量为从0.5％至8％，包括两个端值。通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度等于或大于1度，所述衍射峰是在衍射角2θ从34度至37度并包括34度和37度的情况下获得的峰。

根据本公开的实施例，提供了二次电池，包括：还原极；包含氧化极活性材料的氧化极；以及电解溶液。氧化极活性材料的结构与本公开以上实施例的氧化极活性材料的结构类似。进一步地，本公开实施例的电动工具、电动交通工具以及电能储存系统用于结构与以上本公开实施例的二次电池的结构类似的二次电池。

根据本公开实施例的氧化极活性材料以及使用该氧化极活性材料的二次电池，氧化极活性材料包含锡、铁、钴、碳以及钛作为元素，通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度以及各元素的含量满足以上条件。因而，能够获得较好的初始充电和放电特性以及较好的循环特性。从而，在本公开实施例的电动工具、电动交通工具以及电能储存系统中，能过获得类似效果。

应该理解，以上总体描述和以下详细描述是示范性的，以及旨在提供如所要求保护的技术的进一步解释。

附图说明

附图被包括在内以提供本公开的进一步理解，以及并入和构建本说明书的一部分。这些图示例了实施例以及与说明书一起用来解释技术的原理。

图1是示例了使用本公开实施例的氧化极活性材料的圆柱二次电池的结构的横截面视图。

图2是示例了图1中示例的螺旋缠绕电极体的放大部分的横截面视图。

图3是示例了使用本公开实施例的氧化极活性材料的层压膜型二次电池的结构的分解透视图。

图4是示例了沿着图3中示例的螺旋缠绕电极体的线IV-IV获取的结构的横截面视图。

图5是示例了使用本公开实施例的氧化极活性材料的层压型二次电池的结构的横截面视图。

图6是示例了通过X射线光电子分析法(XPS)获得的峰的示例的图。

图7是示例了硬币型二次电池的结构的横截面视图。

具体实施方式

本发明提供了氧化极活性材料，氧化极活性材料包含锡(Sn)、铁(Fe)、钴(Co)、碳(C)以及钛(Ti)作为构成元素，以质量百分比计，碳含量为从9％至30％，包括两个端值；钴相对于铁和钴的总量的比率(Co/(Fe+Co))为从10％至80％，包括两个端值；铁和钴的总量相对于锡、铁以及钴的总量的比率((Fe+Co)/(Sn+Fe+Co))为从11.3％至26.3％，包括两个端值；以及钛含量为从0.5％至8％，包括两个端值。通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度等于或大于1度，所述衍射峰是在衍射角2θ从34度至37度并包括34度和37度的情况下获得的峰。

将在下文中参照附图详细描述本公开的实施例。将按以下次序给出描述。

1.氧化极活性材料

2.使用氧化极活性材料的二次电池

2-1.圆柱型

2-2.层压膜型

2-3.层压型

3.二次电池的应用

<1.氧化极活性材料>

本公开实施例的氧化极活性材料能够与电极反应物起反应，以及用于二次电池等。电极反应物是在电极反应中来到/去往还原极和氧化极的材料。例如，电极反应物是属于长周期表中族1、族2或族13的轻金属。族1中的轻金属是例如锂、钠(Na)、钾(K)等。族2中的轻金属是例如镁(Mg)、钙(Ca)等。组13中的轻金属是例如铝(A1)等。

[氧化极活性材料的构成：第一至第五元素]

氧化极活性材料包含锡、铁以及钴作为元素(第一至第三元素)。以质量百分比计，锡与电极反应物的反应量大，因此锡提供高容量。进一步地，难以只通过使用锡单质获得足够的循环特性。然而，通过与锡一起包含铁和钴改进循环特性。

以质量百分比计，钴和铁的含量优选地为：按钴和铁的总量相对于钴、铁以及锡的总量的比率((Fe+Co)/(Sn+Fe+Co))计从11.3％至26.3％(端值均包括在内)。在比率小于11.3％的情形中，由于铁和钴过少，无法获得足够的初始充电和放电特性以及足够的循环特性。同时，在比率大于26.3质量％的情形中，由于锡过少，无法获得比已有氧化极活性材料(碳材料等)的容量大的容量。

以质量百分比计，钴的含量优选地为：按钴相对于钴和铁的总量的比率(Co/(Fe+Co))计从10％至80％(端值均包括在内)。在比率小于10％的情形中，由于钴过少，无法获得足够的循环特性。同时，在比率大于80％的情形中，由于锡过少，无法获得比已有氧化极活性材料的容量大的容量。

氧化极活性材料进一步包含碳作为元素(第四元素)。在氧化极活性材料与上述钴、铁以及锡一起包含碳的情形中，更加改进循环特性。

以质量百分比计，碳的含量优选地从9％至30％(端值均包括在内)。在碳含量在以上范围之外的情形中，无法获得足够的循环特性。

氧化极活性材料包含钛作为元素(第五元素)。在氧化极活性材料与上述钴、铁以及锡一起包含钛的情形中，更加改进初始充电和放电特性以及循环特性。

以质量百分比计，钛的含量优选地从0.5％至8％(端值均包括在内)。在钛含量在以上范围之外的情形中，无法获得足够的初始充电和放电特性以及足够的循环特性。

[氧化极活性材料的构成：第六元素]

氧化极活性材料可以进一步包含银、磷、锑、铝、钒、铬、铌、铋、钽、镍、铜、锌、镓、铟、钨以及钼中的至少一个作为元素(第六元素)，因为由此倾向于在不大大降低初始充电和放电特性的情况下改进循环特性。

虽然不特别限制银等的含量，但以质量百分比计，银等的含量特别是优选地从0.1％至14.9％(端值均包括在内)，由于这样能够获得较好效果。

[氧化极活性材料的物理属性]

氧化极活性材料为低晶相或为非晶相。相是能够与电极反应物起反应的反应相。低晶相和非晶相可以混合。由于反应相的存在，能够获得较好的循环特性。反应相包含例如以上各元素。反应相可以主要通过碳变成低晶状态或非晶状态。在一些情形中，氧化极活性材料除了以上低晶相或以上非晶相之外具有包含各元素或者其一部分的单质的相。

在从2θ＝20度至50度(端值均包括在内)的范围中获得通过X射线衍射获得的反应相的衍射峰，其中使用CuKα射线作为具体X射线，跟踪速度是1度/分钟。通过把与电极反应物的电化学反应之前的X射线衍射图表与和电极反应物的电化学反应之后的X射线衍射图表相比较，易于判断通过X射线衍射获得的衍射峰是否为反应相造成的。例如，如果与电极反应物的电化学反应之后的衍射峰位置相对于与电极反应物的电化学反应之前的衍射峰位置发生改变，则通过相的X射线衍射获得的衍射峰是所述反应相导致的。

特别地，通过具有反应相的氧化极活性材料的X射线衍射获得的衍射峰(在衍射角2θ从34度至37度(端值均包括在内)的情况下获得的峰)的半宽度等于或大于1度，这是因为要借此在氧化极活性材料中顺利地插入和提取电极反应物、以及降低与电解质的氧化极活性材料反应性。具体X射线类型和跟踪速度值如上所述。

在氧化极活性材料中，把作为元素的碳的至少一部分优选地键合到作为其它元素的非金属元素或金属元素。锡等的结晶化或粘连会引起较差的循环特性。然而，如果把碳键合到其它元素，则抑制锡等的结晶化或粘连。

用于检查元素键合状态的方法的示例包括X射线光电子分析法(XPS)。XPS是用于通过用软X射线照射样本以及测量从样本表面逸出的光电子的运动能量来检查直至自样本表面起数nm的区域中元素键合状态和元素构成的方法。软X射线的示例包括Al-Kα射线和Mg-Kα射线。

元素内层轨道电子的结合能以第一近似方式与元素的电荷密度相关地改变。例如，在碳元素的电荷密度通过受与碳元素附近存在的元素的相互作用影响而降低的情形中，诸如2p电子的外层轨道电子减少，因而碳元素的1s电子受到轨道的强结合力。即，在元素的电荷密度降低的情形中，结合能变高。在XPS中，在结合能变高的情形中，峰偏移至较高能量区域。

在石墨的情形中，在进行能量校准以使得在84.0eV获得金原子4f轨道(Au4f)的峰的装置中，碳的1s轨道(C1s)的峰被示出在284.5eV。在表面污染的碳的情形中，示出的峰在284.8eV。同时，在碳元素的较高电荷密度的情形中，例如，在把碳键合到比碳更活性的元素的情形中，C1s的峰示出为在低于284.5eV的区域中。即，在把氧化极活性材料中包含的碳的至少一部分键合到作为其它元素的金属元素、非金属元素等的情形中，对于氧化极活性材料获得的C1s复合波的峰被示出在低于284.5eV的区域中。

在执行XPS测量的过程中，在用表面污染的碳覆盖氧化极活性材料的表面的情形中，通过使用附连到XPS设备的氩离子枪优选地略微喷射氧化极活性材料的表面。进一步地，如果在后述二次电池的氧化极中存在作为测量目标的氧化极活性材料，则优选地在拆解二次电池以及取出氧化极之后，用诸如碳酸二甲酯等的挥发性溶剂清洗氧化极以去除氧化极的表面上存在的电解质盐和低挥发性溶剂。期望在惰性气体下执行这种采样。

进一步地，在XPS测量中，例如，C1s的峰用于修正能谱的能量轴。由于材料表面上通常存在表面污染的碳，所以把表面污染的碳的C1s峰设置为在用作能量参考的284.8eV中。在XPS测量中，获得C1s峰的波形，作为包括表面污染的碳的峰和氧化极活性材料中碳的峰的形状。因此，例如，通过使用市场可买到的软件执行分析，把表面污染的碳的峰和氧化极活性材料中碳的峰分开。在波形的分析中，把最低结合能侧存在的主峰的位置设置为基准能量(284.8eV)。

[氧化极活性材料的生产方法]

能够通过例如混合具有各元素的原材料，在电炉、高频感应炉、电弧熔炼炉等中熔化所得混合物、以及然后固化所得物形成氧化极活性材料。否则，可以通过各种雾化方法(气体雾化或水雾化)、各种辗压方法、或者使用机械化学反应的方法(机械合金方法或机械研磨方法)形成氧化极活性材料。具体地，使用机械化学反应的方法是优选的，这是因为这样的话氧化极活性材料易于变成低结晶结构或非晶体结构。在使用机械化学反应的方法中，例如，能够使用行星式球磨装置等。

作为原材料，虽然可以使用各元素的单质的混合物，但合金优选地用于除了碳以外的元素的一部分。在把碳添加到合金以及由此通过使用机械合金方法来合成材料的情形中，能够实现氧化极活性材料的非晶体结构或低结晶结构，也能够缩短所需时间(反应时间)。原材料的状态可以是粉末或块状的。

作为用作原材料的碳，例如，使用石墨化的碳、非石墨化的碳、石墨、热解碳、焦炭、玻璃质碳、有机聚合物烧结体、活性炭以及炭黑中的一个或更多个。焦炭包括沥青焦、针状焦、石油焦等。通过在适当温度燃烧(碳化)聚合物(诸如酚树脂和呋喃树脂等)获得有机聚合物烧结体。碳材料的形状可以是纤维状、球形状、颗粒状以及鳞片状中的任何形状。

[氧化极活性材料的效果和作用]

氧化极活性材料包含锡、铁、钴、碳以及钛作为元素，通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度以及各元素的含量满足以上条件。从而，自第一次充电和放电起，放电容量增加，充电和放电效率增加。进一步地，即使在重复充电和放电之后，充电和放电效率也不太可能降低。因而，能够获得较好的初始充电和放电特性以及较好的循环特性。进一步地，在氧化极活性材料进一步包含银等作为元素的情形中，能够获得更高效果。

<2.使用氧化极活性材料的二次电池>

接下来，将对以上氧化极活性材料的应用示例给出描述。氧化极活性材料可应用于使用电极反应的各种设备。将对作为氧化极活性材料应用示例的二次电池给出描述。下述二次电池是锂离子二次电池，其中通过锂的提取和插入表示氧化极容量。

<2-1.圆柱型>

图1示例了圆柱型二次电池的横截面结构。图2示例了图1中示例的螺旋缠绕电极体20的放大部分。

[二次电池的整体结构]

二次电池主要包含大致中空圆柱形状的电池盒11内部的一对绝缘板12和13以及螺旋缠绕电极体20。螺旋缠绕电极体20是把还原极21和氧化极22螺旋缠绕以及通过中间的隔离物23分层的螺旋缠绕层压体。

电池盒11具有中空结构，其中电池盒11的一端封闭以及另一端敞开。电池盒11由例如铁、铝、其合金等制成。在电池盒11由铁制成的情形中，可以在电池盒11的表面上提供镍等的镀层。把一对绝缘板12和13布置成从上侧和下侧把螺旋缠绕电极体20夹在中间，以及与螺旋缠绕外围面垂直地延伸。

在电池盒11的敞开端，通过用衬垫17填塞来附连电池盖14、安全阀机构15以及PTC(正温度系数)设备16。密闭地密封电池盒11的内部。电池盖14由例如与电池盒11的材料类似的材料制成。在电池盖14内部提供安全阀机构15和PTC设备16。安全阀机构15通过PTC设备16电连接到电池盖14。在安全阀机构15中，在内压力由于内短路、外加热等变成等于或大于一定级别的情形中，盘板15A弹动以切断电池盖14与螺旋缠绕电极体20之间的电连接。随着温度升高，PTC设备16增大电阻并由此防止大电流所致的异常发热。衬垫17由例如绝缘材料制成。衬垫17的表面可以用沥青涂覆。

在螺旋缠绕电极体20的中心，可以插入中心引脚24。由诸如铝的导电材料制成的还原极引线25连接到还原极21，由诸如镍的导电材料制成的氧化极引线26连接到氧化极22。还原极引线25通过例如焊接到安全阀机构15来电连接到电池盖14。氧化极引线26例如被焊接并由此电连接到电池盒11。

[还原极]

在还原极21中，在还原极集电器21A的两个面或单个面上提供还原极活性材料层21B。

还原极集电器21A由例如导电材料(诸如铝、镍以及不锈钢等)制成。

还原极活性材料层21B包含能够插入和提取锂离子的一个或更多个还原极材料。根据需求，还原极活性材料层21B可以包含其它材料，诸如还原极接合剂和还原极导电剂等。

作为还原极活性材料，包含锂的化合物是优选的，这是因为由此能够获得高能量密度。包含锂的化合物的示例包括具有锂和过渡金属元素作为元素的复合氧化物以及包含锂和过渡金属元素作为元素的磷酸盐化合物。特别是，包含钴(Co)、镍、锰(Mn)以及铁(Fe)中的一个或更多个作为过渡金属元素的化合物被优选地包含作为过渡金属元素，这是因为由此获得较高电压。其化学式用例如Li_xM1O₂或Li_yM2PO₄表示。在结构式中，M1和M2代表一个或更多个过渡金属元素。x和y的值根据充电和放电状态变化，以及通常在0.05≤x≤1.10和0.05≤y≤1.10的范围中。

具有锂和过渡金属元素的复合氧化物的示例包括锂钴复合氧化物(Li_xCoO₂)、锂镍复合氧化物(Li_xNiO₂)以及用以下化学式表示的锂镍复合氧化物。具有锂和过渡金属元素的磷酸盐化合物的示例包括锂铁磷酸盐化合物(LiFePO₄)和锂铁锰磷酸盐化合物(LiFe_1-uMn_uPO₄(u＜1))，这是因为由此能够获得高电池容量以及能够获得较好的循环特性。

LiNi_1-xM_xO₂

在结构式中，M是钴、锰、铁、铝、钒、锡、镁、钛、锶、钙、锆、钼、锝、钌、钽、钨、铼、镱、铜、锌、钡、硼、铬、硅、镓、磷、锑以及铌中的一个或更多个。x在0.005＜x＜0.5的范围中。

另外，还原极活性材料的示例包括氧化物、二硫化物、硫化物以及导电聚合物。氧化物的示例包括氧化钛、氧化钒以及二氧化锰。二硫化物的示例包括二硫化钛和二硫化钼。硫化物的示例包括硒化铌。导电聚合物的示例包括硫磺、聚苯胺以及聚噻吩。

还原极接合剂的示例包括合成橡胶和高分子材料中的一个或更多个。合成橡胶的示例包括丁苯橡胶、氟橡胶以及三元乙丙橡胶。高分子材料的示例包括聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺。

还原极导电剂的示例包括一个或更多个碳材料等。碳材料的示例包括石墨、炭黑、乙炔炭黑、以及科琴(Ketjen)炭黑。还原极导电剂可以是金属材料、导电聚合物等，只要材料具有导电性即可。

[氧化极]

在氧化极22中，在氧化极集电器22A的两个面或单个面上提供氧化极活性材料层22B。

氧化极活性材料层22B包含例如以上氧化极活性材料。根据需求，氧化极活性材料层22B可以包含接合剂，比如聚偏二氟乙烯。

氧化极活性材料层22B除了以上氧化极活性材料之外还可以包含其它材料，诸如其它氧化极活性材料和氧化极导电剂等。其它氧化极活性材料的示例包括能够插入和提取锂的碳材料。碳材料是优选的，这是因为碳材料能够改进循环特性、以及作为导电剂工作。碳材料例如与生产氧化极活性材料中使用的类似。

[隔离物]

隔离物23把还原极21从氧化极22隔开，以及在防止两个电极的接触所致的电流短路的情况下传送锂离子。用作为流体电解质的电解溶液灌注隔离物23。

隔离物23通过例如由合成树脂或陶瓷制成的多孔膜形成。隔离物23可以是包括两个或更多个多孔膜的层压膜。合成树脂的示例包括聚四氟乙烯、聚丙烯以及聚乙烯。

[电解溶液]

电解溶液包含溶剂以及其中溶解的电解质盐。

溶剂的示例包括下述非水溶剂(有机溶剂)中的一个或更多个非水溶剂。即，其示例包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1，2-二甲氧基己烷以及四氢呋喃。其进一步的示例包括2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、1，3-二氧六环以及1，4-二氧六环。此外，其示例包括醋酸甲酯、醋酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、甲基异丁酯、三甲基乙酸甲酯、三甲基乙酸乙酯。此外，其示例包括乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基乙腈、N，N-二甲基二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮以及N-甲基恶唑烷酮。此外，其示例包括N，N′-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、磷酸三甲酯以及二甲基亚砜。通过使用这种化合物，能够获得较好的电池容量、较好的循环特性、较好的储存特性等。

特别是，碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少一个是优选的，这是因为由此能够获得较好的特性。在此情形中，诸如碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯等的高粘度(高介电常数)溶剂(例如，具体电感ε≥30)以及诸如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯等的低粘度溶剂(例如，粘度≤1mPa·s)的组合是更优选的。从而，改进离子运动性以及电解质盐的离解属性。

特别地，溶剂可以是具有一个或更多个不饱和碳键的环碳酸酯(不饱和碳键环碳酸酯)。从而，在充电和放电时在氧化极22的表面上形成稳定保护膜，因而抑制电解溶液的分解反应。不饱和碳键环碳酸酯是例如碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯等。非水溶剂中不饱和碳键环碳酸酯的含量从例如0.01wt％至10wt％(端值均包括在内)，这是因为由此在不过度降低电池容量的情况下抑制电解溶液的分解反应。

进一步地，溶剂可以是具有一个或更多个卤素基的链式碳酸酯(卤化链式碳酸酯)和具有一个或更多个卤素基的环碳酸酯(卤化环碳酸酯)中的一个。从而，在充电和放电时在氧化极22的表面上形成稳定保护膜，因而抑制电解溶液的分解反应。虽然卤素基类型没有特定限制，但特别是，氟基、氯基、或者溴基是优选的，氟基是更优选的，这是因为能借此获得高效果。然而，卤基的数量较之一个而言更优选地是两个，以及可以是等于或多于三个。此外，形成较坚硬和较稳定的保护膜，因而更抑制电解溶液的分解反应。卤化链式碳酸酯是例如氟甲基碳酸甲酯、二(氟甲基)碳酸酯、氟甲基碳酸二甲酯等。卤化环碳酸酯是4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮、4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮等。非水溶剂中卤化环碳酸酯的含量和卤化链式碳酸酯的含量例如从0.01wt％至50wt％(端值均包括在内)，这是因为由此在不过度降低电池容量的情况下抑制电解溶液的分解反应。

进一步地，溶剂可以是磺内酯(循环磺酸酯)，这是因为由此改进电解溶液的化学稳定性。内酯的示例包括丙烷磺内酯和丙烯磺内酯。非水溶剂中的磺内酯含量例如从0.5wt％至5wt％(端值均包括在内)，这是因为由此在不过度降低电池容量的情况下抑制电解溶液的分解反应。

进一步地，溶剂可以是酸酐，这是因为由此进一步改进电解溶液的化学稳定性。酸酐的示例包括二羧酸酐、二磺酸酐以及羧酸磺酸酐。二羧酸酐的示例包括琥珀酐、戊二酐以及顺丁烯二酐。二磺酸酐的示例包括无水二磺酸乙烷和无水二磺酸丙烷。羧酸磺酸酐的示例包括无水磺基苯甲酸、无水磺酸基丙酸、以及无水磺基丁酸。非水溶剂中酸酐的含量例如从0.5wt％至5wt％(端值均包括在内)，这是因为由此在不过度降低电池容量的情况下抑制电解溶液的分解反应。

[电解质盐]

电解质盐包含例如下述锂盐中的一个或更多个锂盐。然而，电解质盐可以是除了锂盐以外的盐(例如，除了锂盐以外的轻金属盐)。

锂盐的示例包括六氟磷酸锂(LiPF₆)，四氟硼酸锂(LiBF₄)，高氯酸锂(LiClO₄)，六氟砷酸锂(LiAsF₆)，四苯硼酸锂(LIB(C₆H₅)₄)，甲磺酸锂(LiCH₃SO₃)，三氟甲磺酸锂(LiCF₃SO₃)，四氯铝酸锂(LiAlCl₄)，六氟硅酸锂(Li₂SiF₆)，氯化锂(LiCl)以及溴化锂(LiBr)。由此，能够获得较好的电池容量、较好的循环特性、较好的储存特性等。

特别是，六氟磷酸锂是更优选的，六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂以及六氟砷酸锂中的至少一个是更优选的，这是因为由此降低内阻抗、以及能够获得较高效果。

电解质盐相对于溶剂的含量优选地从0.3mol/kg至3.0mol/kg(端值均包括在内)，这是因为由此能够获得高离子导电性。

[二次电池的操作]

在二次电池中，在充电时，例如，通过电解溶液在氧化极22中插入从还原极21提取的锂离子。进一步地，在放电时，例如，通过电解溶液在还原极21中插入从氧化极22提取的锂离子。

[二次电池的生产方法]

例如通过以下流程生产二次电池。

首先，形成还原极21。首先，根据需要把还原极活性材料与还原极接合剂、还原极导电剂等混合，以制备还原极混合物，还原极混合物然后在溶剂比如有机溶剂中扩散以获得粘性还原极混合物浆体。然后，用被干燥以形成还原极活性材料层21B的还原极混合物浆体涂覆还原极集电器21A的两个面。之后，通过在必要时加热的情况下使用滚压机等使还原极活性材料层21B压缩成型。在此情形中，可以数次使所得物压缩成型。

接下来，通过与以上还原极21的流程类似的流程形成氧化极22。在此情形中，根据需求把氧化极活性材料与氧化极接合剂、氧化极导电剂等混合，以制备氧化极混合物，氧化极混合物然后在溶剂中扩散以形成粘性氧化极混合物浆体。然后，用被干燥以形成氧化极活性材料层22B的氧化极混合物浆体涂覆氧化极集电器22A的两个面。之后，根据需求使氧化极活性材料层22B压缩成型。

可以通过与以上还原极21的流程不同的流程形成氧化极22。例如，通过气相沉积方法(比如蒸镀方法)在氧化极集电器22A的两个面上沉积氧化极材料以形成氧化极活性材料层22B。

最后，通过使用还原极21和氧化极22组装二次电池。首先，通过焊接等把还原极引线25附接到还原极集电器21A，通过焊接等把氧化极引线26附接到氧化极集电器22A。然后，还原极21和氧化极22被螺旋缠绕以及通过中间的隔离物23分层，从而形成螺旋缠绕电极体20。之后，把中心引脚24插入在螺旋缠绕电极体20的中心。然后，把螺旋缠绕电极体20夹在一对绝缘板12与13之间，并装到电池壳体11中。在此情形中，通过焊接等把还原极引线25的末端附接到安全阀机构15，通过焊接等把氧化极引线26的末端附接到电池壳体11。然后，把电解溶液注入到电池壳体11中，用电解溶液灌注隔离物23。之后，在电池壳体11的敞开端，通过用衬垫17填塞来固定电池盖14、安全阀机构15以及PTC设备16。从而完成图1和图2中示例的二次电池。

[二次电池的效果和作用]

根据圆柱型二次电池，由于氧化极22的氧化极活性材料层22B包含以上氧化极活性材料，所以能够获得较好的初始充电和放电特性以及较好的循环特性。圆柱型二次电池的其它效果与氧化极活性材料的效果类似。

<2-2.层压膜型>

图3示例了层压膜型二次电池的分解透视结构。图4示例了沿着图3中示例的螺旋缠绕电极体30的线IV-IV获取的放大横截面。在以下描述中，将根据需要引用对于圆柱型二次电池描述的部分。

[二次电池的整体结构]

在二次电池中，螺旋缠绕电极体30主要包含在膜封装部件40中。螺旋缠绕电极体30是螺旋缠绕层压体，其中还原极33和氧化极34被螺旋缠绕以及通过中间的隔离物35和电解质层36分层。还原极引线31附接到还原极33，氧化极引线32附接到氧化极34。螺旋缠绕电极体30的最外围部分被保护带37保护。

还原极引线31和氧化极引线32例如分别从封装部件40的内部向外部朝同样方向引出。还原极引线31例如由导电材料(比如铝)制成，氧化极引线32由导电材料(诸如铜、镍以及不锈钢等)制成。这些材料例如薄板或网孔形状。

封装部件40是层压膜，在层压膜中例如按融合接合层、金属层以及表面保护层的次序分层。在层压膜中，例如，通过融合接合、粘合剂等把两个膜的融合接合层的各外边缘彼此接合，以使得融合接合层和螺旋缠绕电极体30彼此相对。融合接合层的示例包括由聚乙烯、聚丙烯等制成的膜。金属层的示例包括铝箔。表面保护层的示例包括由聚酰胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯等制成的膜。

特别是，作为封装部件40，按聚乙烯膜、铝箔以及聚酰胺纤维膜的次序分层的铝层压膜是优选的。然而，封装部件40可由具有其它层压结构的层压膜、聚合物膜(比如聚丙烯)或者金属膜制成。

在封装部件40与还原极引线31、氧化极引线32之间插入用以保护防止外部空气进入的粘合膜41。粘合膜41由具有针对还原极引线31和氧化极引线32的接触特性的材料制成。这种材料的示例包括聚烯烃树脂，诸如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯以及改性聚丙烯等。

在还原极33中，在还原极集电器33A的两个面上提供还原极活性材料层33B。在氧化极34中，例如，在氧化极集电器34A的两个面上提供氧化极活性材料层34B。还原极集电器33A、还原极活性材料层33B、氧化极集电器34A以及氧化极活性材料层34B的结构分别与还原极集电器21A、还原极活性材料层21B、氧化极集电器22A以及氧化极活性材料层22B的结构类似。隔离物35的结构与隔离物23的结构类似。

在电解质层36中，通过聚合物保持电解溶液。电解质层36可以根据需求包含其它材料，比如添加剂。电解质层36是所谓的凝胶电解质。凝胶电解质是优选的，这是因为由此获得高离子导电性(例如，在室温等于或大于1mS/cm)以及防止电解溶液的流体泄漏。

聚合物的示例包括以下高分子材料中的一个或更多个聚合物材料。即，其示例包括聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚磷腈、聚硅氧烷以及聚氟乙烯。进一步地，其示例包括聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基酸、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯以及聚碳酸酯。其进一步的示例包括偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。特别是，偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物或者聚偏二氟乙烯是优选的，这是因为这种聚合物是电化学稳定的。

电解溶液的构造与圆柱型二次电池中描述的电解溶液的构造类似。然而，在作为凝胶电解质的电解质层36中，电解溶液的非水溶剂意思是不仅包括流体溶剂而且包括具有能够解离电解质盐的离子导电性的材料的广泛概念。因此，在使用具有离子导电性的聚合物的情形中，溶剂中也包括聚合物。

不使用凝胶电解质层36，可以直接使用电解溶液。在此情形中，用电解溶液灌注隔离物35。

[二次电池的操作]

在二次电池中，在充电时，例如，通过电解质层36在氧化极34中插入从还原极33提取的锂离子。此外，在放电时，例如，通过电解质层36在还原极33中插入从氧化极34提取的锂离子。

[二次电池的生产方法]

例如通过以下流程生产包括凝胶电解质层36的二次电池。

在第一个流程中，首先，通过与氧化极22和还原极21的形成流程类似的形成流程形成氧化极34和还原极33。在此情形中，通过在还原极集电器33A的两个面上形成还原极活性材料层33B来形成还原极33，通过在氧化极集电器34A的两个面上形成氧化极活性材料层34B来形成氧化极34。然后，制备包含溶剂(比如有机溶剂)、聚合物以及电解溶液的前体溶液。之后，用前体溶液涂覆还原极33和氧化极34以形成凝胶电解质层36。然后，通过焊接等把还原极引线31附接到还原极集电器33A，通过焊接等把氧化极引线32附接到氧化极集电器34A。然后，把提供有电解质层36的氧化极34和还原极33螺旋缠绕以及通过中间的隔离物35分层以形成螺旋缠绕电极体30。之后，把保护带37粘合到其最外围。然后，在把螺旋缠绕电极体30夹在膜状封装部件40的两片之间时，通过热融合接合等接触封装部件40的外边缘以把螺旋缠绕电极体30包裹到封装部件40中。在此情形中，把粘合膜41插入在还原极引线31、氧化极引线32与封装部件40之间。

在第二个流程中，首先，把还原极引线31附接到还原极33，把氧化极引线32附接到氧化极34。然后，把还原极33和氧化极34螺旋缠绕以及通过中间的隔离物35分层以形成螺旋缠绕体作为螺旋缠绕电极体30的前导物。之后，把保护带37粘合到其最外围。然后，在把螺旋缠绕体夹在膜状封装部件40的两片之间之后，通过热融合接合等接合除了一侧以外的最外围以获得袋形状态，袋状封装部件40中包含螺旋缠绕体。然后，制备包含电解溶液、作为用于聚合物的原材料的单体、聚合引发剂、以及可能有的其它材料(比如聚合引发剂)的电解质的物质构造，把其注入到袋状封装部件40中。之后，通过热融合接合等密闭地密封封装部件40的开口。之后，使单体热聚合以获得聚合物。从而，形成凝胶电解质层36。

在第三个流程中，以与以上第二个流程的方式一样(除了首先使用用聚合物涂覆两个面的隔离物35以外)的方式在袋状封装部件40中包含以及形成螺旋缠绕体。涂覆隔离物35所用的聚合物的示例包括包含偏氟乙烯作为成分的聚合物(均聚物、共聚物、多元共聚物等)。其具体示例包括聚偏二氟乙烯、包含偏氟乙烯和六氟丙烯作为成分的二元共聚物、以及包含偏氟乙烯、六氟丙烯、以及三氟氯乙烯作为成分的三元共聚物。除了包含偏氟乙烯作为成分的聚合物之外，可以使用另一个或更多个聚合物。然后，制备电解液以及向封装部件40中注入电解溶液。之后，通过热融合接合方法等密封封装部件40的开口。之后，在向封装部件40施加重量的情况下加热所得物，隔离物35在聚合物在中间的情况下与还原极33和氧化极34相接触。从而，用电解溶液灌注聚合物，相应地，使聚合物凝胶化以形成电解质层36。

在第三个流程中，相比于第一个流程而言抑制电池的肿胀。进一步地，在第三个流程中，相比于第二个流程而言在电解质层36中几乎不留下作为聚合物原材料的溶剂、单体等。因而，顺利地控制聚合物的形成步骤。因此，在还原极33/氧化极34/隔离物35与电解质层36之间获得足够的接触特性。

[二次电池的效果和作用]

根据层压膜型二次电池，氧化极34的氧化极活性材料层34B包含以上氧化极活性材料。因此，能够获得较好的初始充电和放电特性以及较好的循环特性。层压膜型二次电池的其它效果与氧化极活性材料的效果类似。

<2-3.层压型>

图5示例了层压型二次电池的横截面结构。在以下描述中，将根据需要引用对于圆柱型二次电池描述的元素。

在二次电池中，在膜封装部件56中包含平坦电极体50。在电极体50中，在电解质层55在中间的情况下相对地布置还原极52和氧化极54。还原极引线51和氧化极引线53分别附接到还原极52和氧化极54。封装部件56的结构与以上层压膜型二次电池中封装部件40的结构类似。

还原极52具有在还原极集电器52A的单个面上提供还原极活性材料层52B的结构。氧化极54具有在氧化极集电器54A的单个面上提供氧化极活性材料层54B的结构。氧化极活性材料层54B在电解质层55在中间的情况下与还原极活性材料层52B相对。还原极集电器52A、还原极活性材料层52B、氧化极集电器54A以及氧化极活性材料层54B的结构与还原极集电器21A、还原极活性材料层21B、氧化极集电器22A以及氧化极活性材料层22B的结构类似。

电解质层55是例如固体电解质。固体电解质可以是有机固体电解质或聚合物电解质，只要例如固体电解质是具有锂离子导电性的材料即可。有机固体电解质包含例如氮化锂、碘化锂等。聚合物固体电解质主要包括用以溶解电解质盐的聚合物和电解质盐。作为聚合物固体电解质的聚合物，例如，能够单独地、混合地、或者以共聚状态使用醚聚合物比如聚环氧乙烷和包含聚环氧乙烷的交联体，酯聚合物比如聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物等。

为了形成聚合物固体电解质，例如，把聚合物、电解质盐以及混合溶剂混合，然后使混合溶剂挥发。否则，把电解质盐、作为用于聚合物的原材料的单体、聚合引发剂、必要时诸如聚合引发剂的其它材料溶解在混合溶剂中，使混合溶剂挥发，然后加热所得物以使单体聚合以获得聚合物。

通过例如气相沉积方法或液相沉积方法在氧化极54或还原极52的表面上形成无机固体电解质。气相沉积方法的示例包括喷射方法、真空蒸镀方法、激光烧蚀方法、离子电镀方法以及化学气相沉积(CVD)方法。液相沉积方法的示例包括溶胶凝胶方法。

[二次电池的效果和作用]

根据层压型二次电池，氧化极54的氧化极活性材料层54B包含以上氧化极活性材料。因此，能够获得较好的初始充电和放电特性以及较好的循环特性。层压型二次电池的其它效果与氧化极活性材料的效果类似。

<3.二次电池的应用>

接下来，将对以上二次电池的应用示例给出描述。

二次电池的应用没有特定限制，只要把二次电池用于能够使用二次电池作为驱动电源、电能储存的电能储存源等的机器、设备、仪器、装置、系统(多个设备等的统一实体)等即可。在使用二次电池作为电源的情形中，可以使用二次电池作为主电源(优先使用的电源)、或者辅助电源(与主电源切换地使用或者替代主电源地使用的电源)。在后者的情形中，主电源类型不限于二次电池。

二次电池的应用示例包括便携式电子设备，诸如摄像机、数码相机、移动电话、笔记本个人计算机、无绳电话、耳机立体声、便携式收音机、便携式电视机以及个人数字助理(PDA)等；诸如电动剃须刀等的生活电器；诸如备份电源和存储卡等的存储装备；诸如电钻和电锯等的电动工具；诸如起搏器和助听器等的医学电子设备；电动交通工具(包括混合动力车)；以及诸如用于储存电能以用于紧急情况等的家用电池系统等的电能储存系统。

特别是，二次电池可有效地应用于电动工具、电动交通工具、电能储存系统等。在这些应用中，由于需要二次电池的较好特性，所以能够通过使用本公开的二次电池有效地改进特性。电动工具是通过使用二次电池作为驱动电源使运动部分(例如，钻头等)运动的工具。电动交通工具是通过使用二次电池作为驱动电源工作(运行)的交通工具。如上所述，可以采用除了二次电池以外也包括驱动源的交通工具(混合动力交通工具等)。电能储存系统是使用二次电池作为电能储存源的系统。例如，在家用电能储存系统中，在作为电能储存源的二次电池中储存电能，根据需求消耗二次电池中储存的电能。结果，诸如家用电器的各种设备变得可用。

[示例]

将详细描述本公开的具体示例。

(示例1-1至1-10)

首先，制造氧化极活性材料。首先，作为原材料，制备锡粉、铁粉、钴粉、碳粉以及钛粉。然后，锡粉、铁粉、钴粉以及钛粉被形成合金以获得锡铁钴钛合金粉，向锡铁钴钛合金粉添加了碳粉以及干燥混拌所得物。在此情形中，调整原材料的混合比率以使得相对于钴和铁的总量的钴比率(Co/(Fe+Co))、钴和铁相对于钴、铁以及锡的总量的总量比率((Fe+Co)/(Sn+Fe+Co))、以及钛含量分别恒定，只改变碳含量。然后，把20g的以上混合物与约400g的直径为9mm的金刚砂一起放置到ITOSEISAKUSHO有限公司生产的行星式球磨机的反应容器中。然后，在用氩(Ar)气替入反应容器的内部之后，重复250rpm旋转速度的10分钟操作和10分钟暂停，直到总操作时间(反应时间)达到30小时为止。然后，在把反应容器冷却至室温之后，取出通过280网孔筛移除了粗糙粉末的合成氧化极活性材料粉末。

分析获得的氧化极活性材料。确认表1中示出的构造(质量百分比)。在此情形中，使用碳硫分析器测量碳含量，使用ICP(电感耦合等离子体)发射光谱法测量锡含量、铁含量、钴含量以及钛含量。

进一步地，通过X射线衍射方法分析氧化极活性材料。结果，在2θ＝从20至50度(端值均包括在内)的范围中获得衍射峰。在以上中，表1中示例了2θ＝从34至37度(端值均包括在内)的范围中获得的衍射峰的半宽度。

进一步地，通过使用XPS测量氧化极活性材料中的元素键合状态。结果，如图6中所示例的，获得峰P1。当分析峰P1时，获得氧化极活性材料中C1s的峰P3以及表面污染碳的峰P2，峰P3位于低于峰P2的能量侧的能量侧。在此情形中，在低于284.5eV的区域中获得峰P3。因此，确认氧化极活性材料中的碳被键合到其它元素。

接下来，通过使用氧化极活性材料制造图7中示例的硬币型二次电池。在二次电池中，使用氧化极活性材料的测试电极61包含盒62中，反电极63附接盒64。之后，在中间用由电解溶液灌注的隔离物65把盒62和64分层，随后用衬垫66填塞所得物。在形成测试电极61的过程中，按质量计，把氧化极活性材料的70份、作为导电剂和氧化极活性材料的石墨20份、作为导电剂的乙炔炭黑的1份以及作为聚偏二氟乙烯4份混合。在适当溶剂中使混合物扩散以获得浆体。之后，用然后干燥的浆体涂覆铜箔集电器，随后使所得物穿出到直径为16.4mm的球团中。作为反电极63，使用直径为15.2mm的穿出锂钴(LiCoO₂)板。在制备电解溶液的过程中，把作为溶剂的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)以及碳酸乙烯酯(EC)混合以获得混合溶剂，在混合溶剂中溶解作为电解质盐的六氟磷酸锂(LiPF₆)。在此情形中，溶剂的构造以重量比率计是EC∶EMC∶DMC＝30∶10∶60，电解质盐的浓度是1mol/dm³(＝1mol/l)。

进一步地，通过使用氧化极活性材料制造图1和图2中示例的圆柱型二次电池。首先，按氧化镍∶科琴炭黑∶聚偏二氟乙烯的质量比率＝94∶3∶3混合作为还原极活性材料的氧化镍、作为导电剂的科琴炭黑、以及作为接合剂的聚偏二氟乙烯。之后，在N-甲基-2-吡咯烷酮中使混合物扩散以获得还原极混合物浆体。然后，用干燥的还原极混合物浆体均匀涂覆作为还原极集电器21A的条形铝箔的两个面。之后，通过使用滚压机使所得物压缩成型以形成还原极活性材料层21B。从而，形成还原极21。之后，把由铝制成的还原极引线25附接到还原极集电器21A的末端。进一步地，用干燥的以上氧化极混合物浆体均匀涂覆作为氧化极集电器22A的条形铜箔的两个面。之后，通过使用滚压机使所得物压缩成型以形成氧化极活性材料层22B。从而，形成氧化极22。之后，把由镍制成的氧化极引线26附接到氧化极集电器22A的末端。然后，按氧化极22、隔离物23、还原极21以及隔离物23的次序分层。螺旋缠绕所得层压体，从而形成螺旋缠绕电极体20。然后，把螺旋缠绕电极体20夹在一对绝缘板12与13之间，所得物包含在由用镍电镀的铁制成的电池壳体11中。此时，把还原极引线25焊接到安全阀机构15，把氧化极引线26焊接到电池壳体11。最后，通过减压方法把以上电解溶液注入到电池壳体11中。

对于硬币型二次电池，检查初始充电容量(mAh/g)、初始放电容量(mAh/g)以及初始效率(％)。另外，对于圆柱型二次电池，检查容量保持比率(％)。相应地，获得表1中示例的结果。

在检查初始充电容量的过程中，以1mA的电流执行恒定电流充电直到电池电压达到4.2V为止。之后，以4.2V的电压执行恒定电压充电直到电流达到100μA为止。相应地，获得从测试电极61的质量中减去接合剂和铜箔集电器的质量所得的每单位质量的充电容量。充电在本文中意思是向氧化极活性材料的锂插入反应。

在检查初始放电容量的过程中，在通过与检查初始充电容量的情形中的流程类似的流程执行充电之后，执行在1mA电流的恒定电流放电直到电池电压达到2.5V为止，从而获得从测试电极61的质量中减去接合剂和铜箔集电器的质量所得的每单位重量的充电容量。充电在本文中意思是从氧化极活性材料的锂提取反应。

作为初始效率，计算初始效率(％)＝(初始放电容量/初始充电容量)＊100。

在检查容量保持比率的过程中，在第一个周期，执行在1mA电流的恒定电流放电直到电池电压达到4.2V为止，执行在4.2V电压的恒定电压充电直到电流达到100μA为止。之后，执行在1mA电流的恒定电流放电直到电池电压达到2.5V为止。在第二个周期上和之后，执行在2mA电流的恒定电流充电直到电池电压达到4.2V为止，执行在4.2V电压的恒定电压充电直到电流达到100μA为止。之后，执行在2mA电流的恒定电流放电直到电池电压达到2.5V为止。之后，计算容量保持比率(％)＝(在第40个周期的放电容量/在第二个周期的放电容量)＊100。

表1

以质量百分比计，Co/(Fe+Co)＝50％，(Fe+Co)/(Sn+Fe+Co)＝20.5％

如表1所证实的，在碳含量按质量百分比计从9％至30％(端值均包括在内)的情形中，半宽度等于或大于1度，在维持初始放电容量的情况下获得高初始效率和高容量保持比率。

(示例2-1至2-11)

以与示例1-1至1-10的方式一样的方式(除了改变组成以使得如表2中所示例的只改变(Co/(Fe+Co))以外)形成氧化极活性材料和二次电池，检查各特性。在此情形中，也通过使用XPS分析氧化极活性材料。相应地，获得与示例1-1至1-10的结果类似的结果。

表2

以质量百分比计，(Fe+Co)/(Sn+Fe+Co)＝20.5％

如表2所证实的，在(Co/(Fe+Co))按质量百分比计从10％至80％(端值均包括在内)的情形中，半宽度等于或大于1度，获得高初始放电容量、高初始效率以及高容量保持比率。

(示例3-1至3-8)

以与示例1-1至1-10的方式一样(除了改变组成以使得如表3中所示例的只改变(Fe+Co)/(Sn+Fe+Co)以外)的方式形成氧化极活性材料和二次电池，检查各特性。在此情形中，也通过使用XPS分析氧化极活性材料。相应地，获得与示例1-1至1-10的结果类似的结果。

表3

以质量百分比计，Co/(Fe+Co)＝50％

如表3所证实的，在(Fe+Co)/(Sn+Fe+Co)按质量百分比计从11.3％至26.3％(端值均包括在内)的情形中，半宽度等于或大于1度，获得高初始放电容量、高初始效率以及高容量保持比率。

(示例4-1至4-8)

以与示例1-1至1-10的方式一样(除了改变组成以使得如表4中所示例的只改变钛含量以外)的方式形成氧化极活性材料和二次电池，检查各特性。在此情形中，也通过使用XPS分析氧化极活性材料。相应地，获得与示例1-1至1-10的结果类似的结果。

表4

以质量百分比计，Co/(Fe+Co)＝50％，(Fe+Co)/(Sn+Fe+Co)＝20.5％

如表4所证实的，在钛含量按质量百分比计从0.5％至8％(端值均包括在内)的情形中，半宽度等于或大于1度，获得高初始放电容量、高初始效率以及高容量保持比率。

(示例5-1至5-22)

以与示例1-1至1-10的方式一样(除了进一步使用铝粉等作为原材料以及改变组成以使得如表5和表6中所示例的只改变要添加的金属元素的含量和类型以外)的方式形成氧化极活性材料和二次电池，检查各特性。在此情形中，也通过使用XPS分析氧化极活性材料。相应地，获得与示例1-1至1-10的结果类似的结果。

表5

以质量百分比计，Co/(Fe+Co)＝50％，(Fe+Co)/(Sn+Fe+Co)＝20.5％

表6

以质量百分比计，Co/(Fe+Co)＝50％，(Fe+Co)/(Sn+Fe+Co)＝20.5％

如表5和表6所证实的，即使在添加铝等作为元素的情况下，半宽度也等于或大于1度，以及获得高初始放电容量、高初始效率以及高容量保持比率。在此情形中，容量保持比率根据添加的金属元素类型而较高。

根据表1至表6中示例的结果，发现在本公开中，由于物理属性(半宽度)和氧化极活性材料的组成(各元素的含量和元素类型)适当，所以获得较好的初始充电和放电特性以及较好的循环特性。

已参照实施例和示例描述了本公开。然而，本公开不限于实施例中描述的方面和示例中描述的方面，可以做出各种修改。例如，本公开的氧化极活性材料并非必定限于二次电池，也可应用于其它设备，比如电容器。

进一步地，二次电池类型不限于锂离子二次电池。例如，本公开可应用于如下这种二次电池：其中，氧化极容量包括通过插入和提取锂离子的容量以及与锂金属的溶解和沉降相关联的容量，通过这些容量的和表示氧化极容量。在此情形中，使用能够插入和提取锂离子的氧化极材料作为氧化极活性材料，把氧化极材料的可充电容量设置为较之还原极的放电容量更小的值。

进一步地，二次电池结构不限于圆柱型、层压膜型或者硬币型，电池元件结构不限于螺旋缠绕结构。例如，二次电池结构可以是方型或钮扣型，电池元件结构可以是层压结构等。

进一步地，在实施例和示例中，对于本公开的氧化极活性材料中的碳含量，已对从示例的结果得出的适当范围给出了描述。然而，描述并未完全否认含量在以上范围以外的可行性。即，以上适当范围是对于获得本公开的效果特别优选的范围。因此，只要获得本公开的效果，含量可以在某些程度上在以上范围以外。这不限于碳含量，并类似地可应用于Co/(Fe+Co)、(Fe+Co)/(Sn+Fe+Co)、钛含量、半宽度等。

本申请包含的主题涉及2010年9月13日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP 2010-204626中公开的主题，其全部内容经引用并入本文。

本领域技术人员应该理解，根据设计需要和其它因素可进行各种修改、组合、子组合和变换，只要在所附权利要求或其等同内容的范围内。

Claims (10)

1.一种氧化极活性材料，包含锡(Sn)、铁(Fe)、钴(Co)、碳(C)、以及钛(Ti)作为构成元素，

其中，以质量百分比计，碳含量为从9％至30％，包括两个端值；钴相对于铁和钴的总量的比率(Co/(Fe+Co))为从10％至80％，包括两个端值；铁和钴的总量相对于锡、铁以及钴的总量的比率((Fe+Co)/(Sn+Fe+Co))为从11.3％至26.3％，包括两个端值；以及钛含量为从0.5％至8％，包括两个端值，以及

通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度等于或大于1度，所述衍射峰是在衍射角2θ从34度至37度并包括34度和37度的情况下获得的峰。

2.根据权利要求1所述的氧化极活性材料，进一步包含银(Ag)、磷(P)、锑(Sb)、铝(A1)、钒(V)、铬(Cr)、铌(Nb)、铋(Bi)、钽(Ta)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、铟(In)、钨(W)以及钼(Mo)中的至少一个作为构成元素。

3.根据权利要求1所述的氧化极活性材料，其中，通过X射线光电子分析法在低于284.5电子伏的区域中获得碳的1s峰。

4.一种二次电池，包括：

还原极；

包含氧化极活性材料的氧化极；以及

电解溶液，

其中，所述氧化极活性材料包含锡、铁、钴、碳以及钛作为构成元素，

在所述氧化极活性材料中，以质量百分比计，碳含量为从9％至30％，包括两个端值；钴相对于铁和钴的总量的比率为从10％至80％，包括两个端值；铁和钴的总量相对于锡、铁以及钴的总量的比率为从11.3％至26.3％，包括两个端值；以及钛含量为从0.5％至8％，包括两个端值；通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度等于或大于1度，所述衍射峰是在衍射角2θ从34度至37度并包括34度和37度的情况下获得的峰。

5.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述氧化极活性材料进一步包含银、磷、锑、铝、钒、铬、铌、铋、钽、镍、铜、锌、镓、铟、钨以及钼中的至少一个作为构成元素。

6.根据权利要求4所述的二次电池，其中，在氧化极活性材料中，通过X射线光电子分析法在低于284.5电子伏的区域中获得碳的1s峰。

7.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述二次电池是锂离子二次电池。

8.一种电动工具，使用包括还原极、氧化极以及电解溶液的二次电池作为电源来工作，

其中，所述氧化极包含氧化极活性材料，所述氧化极活性材料包含锡、铁、钴、碳以及钛作为构成元素，

在所述氧化极活性材料中，以质量百分比计，碳含量为从9％至30％，包括两个端值；钴相对于铁和钴的总量的比率为从10％至80％，包括两个端值；铁和钴的总量相对于锡、铁以及钴的总量的比率为从11.3％至26.3％，包括两个端值；以及钛含量为从0.5％至8％，包括两个端值；通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度等于或大于1度，所述衍射峰是在衍射角2θ从34度至37度并包括34度和37度的情况下获得的峰。

9.一种电动交通工具，使用包括还原极、氧化极以及电解溶液的二次电池作为电源来工作，

其中，所述氧化极包含氧化极活性材料，所述氧化极活性材料包含锡、铁、钴、碳以及钛作为构成元素，

在所述氧化极活性材料中，以质量百分比计，碳含量为从9％至30％，包括两个端值；钴相对于铁和钴的总量的比率为从10％至80％，包括两个端值；铁和钴的总量相对于锡、铁以及钴的总量的比率为从11.3％至26.3％，包括两个端值；以及钛含量为从0.5％至8％，包括两个端值；通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度等于或大于1度，所述衍射峰是在衍射角2θ从34度至37度并包括34度和37度的情况下获得的峰。

10.一种电能储存系统，使用包括还原极、氧化极以及电解溶液的二次电池作为电力存储源，

其中，所述氧化极包含氧化极活性材料，所述氧化极活性材料包含锡、铁、钴、碳以及钛作为构成元素，

在所述氧化极活性材料中，以质量百分比计，碳含量为从9％至30％，包括两个端值；钴相对于铁和钴的总量的比率为从10％至80％，包括两个端值；铁和钴的总量相对于锡、铁以及钴的总量的比率为从11.3％至26.3％，包括两个端值；以及钛含量为从0.5％至8％，包括两个端值；通过X射线衍射获得的衍射峰的半宽度等于或大于1度，所述衍射峰是在衍射角2θ从34度至37度并包括34度和37度的情况下获得的峰。

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