CN105102089B - 电池用活性物质、非水电解质电池及电池包 - Google Patents

电池用活性物质、非水电解质电池及电池包 Download PDF

Info

Publication number
CN105102089B
CN105102089B CN201480002188.1A CN201480002188A CN105102089B CN 105102089 B CN105102089 B CN 105102089B CN 201480002188 A CN201480002188 A CN 201480002188A CN 105102089 B CN105102089 B CN 105102089B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
active material
nonaqueous electrolyte
composite oxides
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480002188.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105102089A (zh
Inventor
原田康宏
高见则雄
吉田赖司
伊势树
伊势一树
吉间臣
吉间一臣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN105102089A publication Critical patent/CN105102089A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105102089B publication Critical patent/CN105102089B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G33/00—Compounds of niobium
    • C01G33/006—Compounds containing, besides niobium, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G35/00—Compounds of tantalum
    • C01G35/006—Compounds containing, besides tantalum, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G37/00—Compounds of chromium
    • C01G37/006—Compounds containing, besides chromium, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00—Compounds of manganese
    • C01G45/006—Compounds containing, besides manganese, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/0018—Mixed oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/009—Compounds containing, besides iron, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G51/00—Compounds of cobalt
    • C01G51/006—Compounds containing, besides cobalt, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

一个实施方式的电池用活性物质包含由以下的通式表示的复合氧化物：通式Lix(Nb1‑ yTay)2+0.5zTi1‑zM0.5zO7(0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1)。式中，M为选自由Sc、Y、V、Cr、Fe、Co、Mn、Al及Ga构成的组中的至少1种金属元素。

Description

电池用活性物质、非水电解质电池及电池包
技术领域
本发明的实施方式涉及电池用活性物质、非水电解质电池及电池包。
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、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，还要求非水电解质电池具有快速充放电特性、长期可靠性那样的其它特性。例如，能够快速充放电的非水电解质电池不仅能够大幅缩短充电时间，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。
此外，能够安全进行快速充放电也是重要的。例如，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，具有因此形成的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、并且寿命也比碳系负极长的特性。
但是，钛氧化物与碳质物相比，相对于金属锂的电位较高(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。
例如，钛氧化物的电极电位以金属锂为基准计为约1.5V，比碳系负极的电位还高(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。此外，钛氧化物的电极还存在在1.5V左右的高电极电位下锂离子的快速充放电能稳定地进行的事实。因此，通过降低电极电位来提高能量密度实质上是困难的。
另一方面，有关每单位质量的容量，锐钛矿型的二氧化钛的理论容量是165mAh/g左右，Li4Ti5O12那样的锂钛复合氧化物的理论容量也是180mAh/g左右。与之对照，一般的石墨系电极材料的理论容量是385mAh/g以上。像这样，钛氧化物的容量密度与碳系负极的容量密度相比，显著较低。这是由下述原因引起的：在钛氧化物的晶体结构中嵌入锂的等价的位点较少、或者由于在结构中锂容易稳定化因而实质的容量下降。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-21102号公报
专利文献2：日本特开2012-99287号公报
专利文献3：日本特开2012-199146号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本申请发明所要解决的问题在于提供能够实现可显示优异的快速充放电性能及优异的反复充放电特性的非水电解质电池的电池用活性物质、包含这样的电池用活性物质的非水电解质电池以及包含这样的电池用活性物质的电池包。
用于解决问题的手段
根据第1实施方式，提供一种电池用活性物质。该电池用活性物质包含由以下的通式表示的复合氧化物：通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7(0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1)。式中，M为选自由Sc、Y、V、Cr、Fe、Co、Mn、Al及Ga构成的组中的至少1种金属元素。
根据第2实施方式，提供一种非水电解质电池。该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实施方式的电池用活性物质。
根据第3实施方式，提供一种电池包。该电池包包含第2实施方式的非水电解质电池。
附图说明
图1是表示单斜晶型Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构的示意图。
图2是从其它方向看图1的晶体结构的示意图。
图3是第2实施方式的一个例子的非水电解质电池的简略截面图。
图4是图3的A部的放大图。
图5是示意地表示第2实施方式的其他例子的非水电解质电池的局部剖面立体图。
图6是图5的B部的放大图。
图7是第3实施方式的一个例子的电池包的分解立体图。
图8是表示图7的电池包的电路的方框图。
图9表示分别使用实施例1的电极及比较例1的电极制作而成的电化学测定电池的充放电曲线。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，对实施方式中共同的构成标注相同的符号，并省略重复的说明。此外，各图是有助于实施方式的说明及其理解的示意图，其形状或尺寸、比例等与实际的装置有不同的地方，但它们可以通过参考以下的说明和公知技术来适当地进行设计变更。
(第1实施方式)
根据第1实施方式，提供一种电池用活性物质。该电池用活性物质包含由以下的通式表示的复合氧化物：通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7(0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1)。式中，M为选自由Sc、Y、V、Cr、Fe、Co、Mn、Al及Ga构成的组中的至少1种金属元素。
通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物可以具有单斜晶型的晶体结构。
作为通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7(0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1)表示的复合氧化物的一个例子，将单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构的示意图示于图1及2中。
如图1所示的那样，在单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构中，金属离子101和氧化物离子102构成骨架结构部分103。另外，关于金属离子101，Nb离子与Ti离子与Fe离子以Nb：Ti：Fe＝2.05：0.9：0.05的比任意地配置。通过使该骨架结构部分103三维地交替配置，从而在骨架结构部分103彼此之间存在空隙部分104。该空隙部分104成为锂离子的主体(host)。如图1所示的那样，该空隙部分104相对于晶体结构整体能够占据较大的部分。此外，该空隙部分104即使嵌入锂离子也能够稳定地保持结构。
若锂离子嵌入在该空隙部分104中，则构成骨架的金属离子101被还原为3价，由此保持晶体的电中性。对于具有图1及图2中所示的晶体结构的单斜晶型Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7，不仅4价的阳离子即Ti离子由4价被还原为3价，而且5价阳离子即Nb离子也由5价被还原为3价。因此，单斜晶型Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7与仅包含4价阳离子即Ti离子的化合物相比，活性物质单位质量的还原价数大。其结果是，单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7即使嵌入更多的锂离子也能够保持晶体的电中性。由于可以像这样嵌入更多的锂离子，所以单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7与仅包含4价阳离子的氧化钛那样的化合物相比，能够提高能量密度。
此外，具有图1及图2中所示的晶体结构的单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7具有包含锂的扩散快的2维的通道的多个区域、和将这些区域连接的导电路径。具体而言，图1中，区域105及区域106分别为在[100]方向和[010]方向上具有2维的通道的部分。分别如图2所示的那样，在单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构中，在[001]方向上存在空隙部分107。该空隙部分107具有对锂离子的导电有利的孔道结构，成为将区域105和区域106连接的[001]方向的导电路径。通过存在该导电路径，锂离子能够往返于区域105和区域106中。
这样，单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构中，锂离子的等价的嵌入空间大且在结构上稳定。此外，单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7与不包含5价的阳离子的化合物相比，能够提高能量密度。进而，由于在单斜晶型Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构中，存在具有锂离子的扩散快的2维的通道的区域105及106和将它们连接的[001]方向的导电路径107，所以上述单斜晶型复合氧化物能够提高锂离子向嵌入空间嵌入的嵌入性及锂离子从该嵌入空间脱嵌的脱嵌性，同时能够有效地增加有助于锂离子的嵌入和脱嵌的空间。它们的结果是，单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7能够提供高的容量。
并且，通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7(0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1、M为选自由Sc、Y、V、Cr、Fe、Co、Mn、Al及Ga构成的组中的至少1种金属元素)表示的复合氧化物根据以下说明的理由，可以具有与图1及图2中所示的单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构相同的晶体结构。
首先，在通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7中，下标x表示由该通式表示的复合氧化物所嵌入的锂的量。如前面所述的那样，单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构中的锂的嵌入位点能够稳定地维持其结构。因此，通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1- zM0.5zO7表示的复合氧化物不管下标x的值如何，都能够维持相同的晶体结构。
其次，铌Nb及钽Ta为化学性质及物理性质接近的元素。因此，在单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构中，即使将Nb的一部分或全部置换成Ta，置换后的氧化物的晶体结构也与单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构相同。因此，通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物不管下标y的值如何，都可以具有相同的晶体结构。
其次，铌Nb和钛Ti存在于等价的晶体位点中。因此，即使将Ti的一部分或全部用M元素置换，可进入与Ti相同的位点的Nb量增加。例如，在将Ti全部置换的z＝1中，由于铌Nb可以占据Ti位点的一半(0.5)以上，所以不管z的数值及金属元素M的种类如何，都能够维持图1及图2中所示的结构。
这样，由于通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物具有与图1及图2中所示的晶体结构相同或类似的晶体结构，所以能够提供高的容量。具体而言，通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物的理论容量为387mAh/g以上，这是具有尖晶石结构的钛氧化物的2倍以上的值。
此外，对于通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物，其是在单斜晶型复合氧化物Lix(Nb1-yTay)2TiO7中将zmol的钛用z/2mol的铌和/或钽、和z/2mol的金属元素M置换而成的置换固溶体。这里，Ti离子为4价，Nb离子及Ta离子为5价，金属元素M的离子为3价。在该置换中，通过将能够进行1电子还原的z摩尔钛用能够进行2电子还原的z/2摩尔的铌和/或Ta置换，能够在不减少单位晶格中的能够还原的电子数的情况下将3价的阳离子M进行置换固溶。
zTi(IV+)＝0.5z(Nb·Ta)(V+)+0.5zM(III+)式(1)
通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物由于如上那样3价的阳离子进行了置换固溶，所以能够显示比单斜晶型复合氧化物Lix(Nb1-yTay)2TiO7更优异的电子导电性。认为这是由于：通过晶格中的3价的阳离子M的存在，晶格中的能带结构由不存在这样的阳离子M的晶格的能带结构发生变化。电子导电性的变化量依赖于所置换的3价的阳离子M的种类。
由于通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物能够显示优异的电子导电性，所以使用该复合氧化物作为活性物质的非水电解质电池与使用单斜晶型复合氧化物Lix(Nb1-yTay)2TiO7作为活性物质的非水电解质电池相比，充放电时的负载特性提高，其结果是，能够显示优异的快速充放电特性及反复充放电特性。
此外，由于通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物如以上说明的那样能够显示优异的电子导电性，所以与单斜晶型复合氧化物Lix(Nb1-yTay)2TiO7相比，能够更有效地嵌入和脱嵌锂离子。其结果是，使用通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物作为活性物质的非水电解质电池与使用单斜晶型复合氧化物Lix(Nb1-yTay)2TiO7作为活性物质的非水电解质电池相比，能够显示与理论容量更接近的容量。
包含具有更大的离子半径的阳离子M的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物可以含有具有更大的体积的晶格。使用可以含有具有大体积的晶格的复合氧化物作为活性物质的非水电解质电池可以具有进一步提高的反复充放电性能，其结果是，可以显示更优异的寿命特性。
此外，通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物与单斜晶型复合氧化物Lix(Nb1-yTay)2TiO7相比，在晶体结构中包含较多的5价的铌和/或钽的离子。因此，使用通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物作为活性物质的非水电解质电池的充放电曲线与使用单斜晶型复合氧化物Lix(Nb1-yTay)2TiO7作为活性物质的非水电解质电池的充放电曲线相比，能够显示大的梯度。这是由于：包含较多的氧化还原电位分布在与4价的阳离子即Ti相比更宽的电位范围内的5价的阳离子。充放电曲线具有更大的梯度的非水电解质电池由于充放电时的电位变化与电池容量的关联容易，所以能够更容易地管理电池残容量。
如之前说明的那样，在通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7中，下标x表示由该通式表示的复合氧化物所嵌入的锂的量。在第1实施方式的电池用活性物质作为负极活性物质使用的情况下，上述通式表示的复合氧化物在完全放电状态下，理论上不包含锂。然而，实际上，在上述通式表示的复合氧化物中，在放电状态下有时也有锂残留。然而，由于像这样下标x为表示复合氧化物的充放电状态的参数，所以即使上述通式中的下标x的值发生变化，第1实施方式的电池用活性物质也能够实现可显示优异的快速充放电性能及反复充放电特性的非水电解质电池。
同样如之前说明的那样，铌Nb及钽Ta为化学性质及物理性质接近的元素。因此，即使上述通式中的下标y的值在0以上且1以下的范围内发生变化，第1实施方式的电池用活性物质也能够实现可显示优异的快速充放电性能及反复充放电特性的非水电解质电池这点不会发生改变。优选下标y的值在0≤y≤0.2的范围内。
此外，在通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物中，金属M优选包含选自由Fe、Co、Mn及V构成的组中的至少1种。在这样的情况下，由添加元素带来的电子导电性的提高效果变大。
并且，在通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物中，下标z的值优选在0＜z≤0.6的范围内。在这样的情况下，由于能够在抑制元素重量重的Ta的添加量的同时充分得到元素M的添加效果，所以能够提高单位重量的能量密度。
第1实施方式的电池用活性物质所包含的复合氧化物的平均粒径没有特别限制，可以使其根据所期望的电池特性变化。
进而，第1实施方式的电池用活性物质所包含的复合氧化物的BET比表面积没有特别限制，但优选为0.1m2/g以上且低于100m2/g。如果比表面积为0.1m2/g以上，则能够确保与电解液的接触面积，容易得到良好的放电速率特性，此外能够缩短充电时间。另一方面，在比表面积低于100m2/g的情况下，与非水电解质的反应性不会变得过高，可以提高寿命特性。此外，在比表面积低于100m2/g的情况下，可以使后述的电极的制造中使用的含有活性物质的浆料的涂布性变得良好。
<复合氧化物的晶体结构的确认>
电池用活性物质中包含的复合氧化物的晶体结构可以通过例如将粉末X射线衍射测定(XRD)与利用Rietveld法的分析组合来确认。
活性物质的粉末X射线衍射测定例如可以如下进行。
首先，将对象试样粉碎至平均粒径达到5μm左右。平均粒径可以通过激光衍射法求出。
将粉碎后的试样填充于形成在玻璃试样板上的深度为0.2mm的保持器(holder)部分中。此时，留意要使试样充分填充于保持器部分中。此外，注意要填充不会过多或也不会不足的量的试样以避免产生裂纹、空隙等。
接着，从外部按压另外的玻璃板，以使保持器部分中所填充的试样的表面变得平滑。注意要避免因填充量的过多或不足而相对于保持器的基准面产生凹凸。
接着，将填充有试样的玻璃板设置于粉末X射线衍射装置上，使用Cu-Kα射线获得衍射图案。
另外，根据试样的粒子形状有时粒子的取向变大。当试样的取向性较高时，根据试样的填充方式的不同，有可能峰的位置偏移、或强度比发生变化。这样的试样装入毛细管中并使用旋转试样台进行测定为好。
对于按照这样而得到的粉末X射线衍射的结果，利用Rietveld法进行分析。在Rietveld法中，将由预先推定的晶体结构模型计算的衍射图案与实测值进行全拟合，可以使与晶体结构有关的参数(晶格常数、原子坐标、占有率等)精密化，从而可以调查所合成的材料的晶体结构的特征。
<复合氧化物的组成的确认方法>
电池用活性物质的组成例如可以使用电感耦合等离子体(Inductively CoupledPlasma：ICP)发射光谱法进行分析。
<复合氧化物的固溶体状态的确认>
复合氧化物中的金属M的固溶状态可以通过透射型电子显微镜观察(Transmission Electron Microscope：TEM)-能量色散型X射线光谱法(EnergyDispersive X-ray：EDX))进行确认。
<复合氧化物的比表面积的测定方法>
第1实施方式的电池用活性物质所包含的复合氧化物的比表面积的测定可以通过在液氮的温度下使吸附占有面积已知的分子吸附到粉体粒子表面，由其量求出试样的比表面积的方法来进行。最常用的是利用不活泼气体的低温低湿物理吸附的BET法，其是将单分子层吸附理论即Langmuir理论扩大到多分子层吸附的作为比表面积的计算方法而最有名的理论。将由此求出的比表面积称作BET比表面积。
<关于电极中包含的活性物质的测定>
对电极中包含的活性物质进行活性物质的粉末X射线衍射测定、ICP测定、TEM-XRD(X射线衍射：X-ray Diffraction)测定及利用BET法的比表面积的测定的情况下，可以例如如下进行。
首先，为了掌握活性物质的晶体状态，形成锂离子完全从复合氧化物中脱离的状态。例如，在将负极活性物质作为测定对象的情况下，使电池处于完全放电状态。但是，也如上所述，在负极活性物质中，即使处于完全放电状态下，有时也存在残留的锂离子。
接着，在填充了氩的手套箱中将电池分解，取出电极，用合适的溶剂进行洗涤。作为合适的溶剂，例如可以使用碳酸乙甲酯等。
在粉末X射线衍射测定的情况下，可以将经上述那样洗涤的电极与粉末X射线衍射装置的保持器的面积相同程度地切取，将其作为测定试样。将该试样直接粘附在玻璃保持器上进行测定。
此时，使用XRD预先测定与电极中包含的金属箔的金属对应的峰，掌握来自电极基板的峰位置。此外，导电助剂、粘合剂等其他成分的峰位置也通过同样的方法预先测定并掌握。基板材料的峰与活性物质的峰重叠的情况下，优选从基板上将活性物质剥离后进行测定。这是由于：定量地测定峰强度时，将重叠的峰分离。当然，如果能够在事前掌握这些，则该操作可以省略。
此外，由于残留在电极中的锂离子的影响，有时在粉末X射线衍射测定结果中混入碳酸锂、氟化锂等杂质相。杂质相的混入可以通过例如使测定气氛为不活泼气体气氛、或进行电极表面的洗涤来防止。即使存在杂质相也可以忽视这些相而进行分析。
在测定时，也可以将电极层从集电体上物理剥离。若在溶剂中施加超声波，则容易将电极层从集电体剥离。由按照这样进行了剥离的电极层制备电极粉末试样，可以将该试样供于各种测定中。
<制造方法>
第1实施方式的电池用活性物质例如可以利用以下的方法来制造。
首先，准备作为原料的含有Ti以及Nb和/或Ta的氧化物或盐、和含有包含选自由Sc、Y、V、Cr、Fe、Co、Mn、Al及Ga构成的组中的至少1种的金属元素M的氧化物或盐。上述盐优选为碳酸盐及硝酸盐那样的在比较低的温度下分解而产生氧化物的盐。
接着，将所准备的这些原料混合，得到混合物。此时，通过调整混合物中的Ti、Nb和/或Ta、以及金属元素M的混合摩尔比，可以变更最终得到的复合氧化物中的金属M的置换量。
接着，将所得到的混合物粉碎，以使其变得尽可能均匀的方式进一步混合。接着，将该混合物进行烧成。烧成在500～1200℃的温度范围内，总计进行10～40小时。更优选在800～1000℃的范围内进行烧成。通过在800℃以上进行烧成，从而结晶性提高。此外，如果为1000℃以下则可以使用以往的电极制造设备，因此能够实现低成本化。烧成后，可得到单斜晶型复合氧化物。
将按照上述那样合成的单斜晶型复合氧化物作为负极活性物质而装入非水电解质电池中，并对该非水电解质电池进行充电，从而在该复合氧化物中嵌入锂离子。其结果是，复合氧化物具有通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7(0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1、M为选自由Sc、Y、V、Cr、Fe、Co、Mn、Al及Ga构成的组中的至少1种金属元素)的组成。
另外，也可以通过使用碳酸锂那样的含有锂的化合物作为合成原料，预先得到含有锂的复合氧化物。
以上说明的第1实施方式的电池用活性物质包含通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1- zM0.5zO7(0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1、M为选自由Sc、Y、V、Cr、Fe、Co、Mn、Al及Ga构成的组中的至少1种金属元素)表示的复合氧化物。因此，第1实施方式的电池用活性物质能够实现可显示优异的快速充放电性能及优异的反复充放电特性的非水电解质电池。
另外，第1实施方式的电池用活性物质也可以在使用了锂离子以外的碱金属或碱土类金属(例如Na、K、Mg等)的阳离子的电池中使用。
(第2实施方式)
根据第2实施方式，可提供包含第1实施方式的电池用活性物质的非水电解质电池。该非水电解质电池具备负极、正极和非水电解质。第1实施方式的电池用活性物质可以在负极或正极中使用、或者在负极以及正极这两者中使用。
第2实施方式的非水电解质电池还可以进一步具备配置在正极与负极之间的隔膜。正极、负极及隔膜可以构成电极组。非水电解质可保持在电极组中。
此外，第2实施方式的非水电解质电池可以进一步具备容纳电极组及非水电解质的外包装构件。
进而，第2实施方式的非水电解质电池可以进一步具备与正极电连接的正极端子及与负极电连接的负极端子。正极端子的至少一部分及负极端子的至少一部分可伸出至外包装构件的外侧。
以下，对负极中使用第1实施方式的电池用活性物质的非水电解质电池中的负极、正极、非水电解质、隔膜、外包装构件、正极端子及负极端子进行详细说明。
(1)负极
负极具有负极集电体和担载于负极集电体的一面或者两面的负极层(负极活性物质含有层)。
负极层可以包含负极活性物质、导电剂及粘结剂。
作为负极活性物质，使用第1实施方式的电池用活性物质。作为负极活性物质，可以单独使用第1实施方式的电池用活性物质，或者也可以作为与其他活性物质的混合物使用。作为其他负极活性物质的例子，可列举出具有锐钛矿型结构的二氧化钛(TiO2)、具有单斜晶型结构的二氧化钛(TiO2(B))、具有斜方锰矿结构的钛酸锂Li2Ti3O7、具有尖晶石结构的钛酸锂Li4Ti5O12。
导电剂是为了提高集电性能、且抑制活性物质与集电体的接触电阻而配合的。导电剂的例子包含乙炔黑、炭黑及石墨那样的碳质物。为了抑制导电助剂的添加量，也可以在第1实施方式的电池用活性物质的粒子的表面覆盖碳。
粘结剂是为了填埋分散的负极活性物质的间隙、此外将负极活性物质与集电体粘结而配合的。粘结剂的例子可列举出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶及丁苯橡胶。
负极层中的活性物质、导电剂及粘结剂优选分别以68质量％以上且96质量％以下、2质量％以上且30质量％以下及2质量％以上且30质量％以下的比例进行配合。通过将导电剂的量设为2质量％以上，能够提高负极层的集电性能。此外，通过将粘结剂的量设为2质量％以上，可得到负极层与集电体的充分的粘结性，进而可期待优异的循环特性。另一方面，导电剂及粘结剂分别设为28质量％以下在谋求高容量化的方面是优选的。
作为集电体，使用在负极活性物质的锂的嵌入及脱嵌电位下电化学稳定的材料。集电体优选由铜、镍、不锈钢或铝、或包含选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si中的一种以上的元素的铝合金制作。集电体的厚度优选为5～20μm。具有这样的厚度的集电体可以使负极的强度和轻量化达到平衡。
负极例如通过下述方法制作：将负极活性物质、粘结剂和导电剂悬浮于通用的溶剂中而调制浆料，将该浆料涂布于集电体上并进行干燥，形成负极层，然后实施加压，由此制作负极。
此外，负极也可以通过将负极活性物质、粘结剂及导电剂形成为颗粒状而制成负极层，并将其配置在集电体上来制作。
(2)正极
正极可以具有集电体和担载于该集电体的一面或两面的正极层(正极活性物质含有层)。
集电体优选为铝箔、或包含选自Mg、Ti、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu及Si中的1种以上的元素的铝合金箔。
铝箔或铝合金箔的厚度优选为5μm以上且20μm以下，更优选设为15μm以下。铝箔的纯度优选为99质量％以上。铝箔或铝合金箔中包含的铁、铜、镍、铬等过渡金属的含量优选设为1质量％以下。
正极层可以包含正极活性物质及粘结剂。
作为正极活性物质，可列举出氧化物、硫化物等。例如可列举出嵌入有锂的二氧化锰(MnO2)、氧化铁、氧化铜、氧化镍、锂锰复合氧化物(例如LixMn2O4或LixMnO2)、锂镍复合氧化物(例如LixNiO2)、锂钴复合氧化物(例如LixCoO2)、锂镍钴复合氧化物(例如LiNi1- yCoyO2)、锂锰钴复合氧化物(例如LixMnyCo1-yO2)、具有尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物(LixMn2-yNiyO4)、具有橄榄石结构的锂磷氧化物(LixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixCoPO4等)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)、钒氧化物(例如V2O5)、锂镍钴锰复合氧化物等。其中，0＜x≤1，0＜y≤1。作为正极活性物质，可以单独使用它们中的1种化合物，或者也可以将多种化合物组合使用。
作为更优选的活性物质的例子，可列举出正极电压高的锂锰复合氧化物(例如LixMn2O4)、锂镍复合氧化物(例如LixNiO2)、锂钴复合氧化物(例如LixCoO2)、锂镍钴复合氧化物(例如LiNi1-yCoyO2)、具有尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物(例如LixMn2-yNiyO4)、锂锰钴复合氧化物(例如LixMnyCo1-yO2)、磷酸铁锂(例如LixFePO4)及锂镍钴锰复合氧化物等。其中，0＜x≤1，0＜y≤1。
其中，当使用含有常温熔融盐的非水电解质时，从循环寿命的观点出发，优选使用选自磷酸铁锂LixVPO4F(0＜x≤1)、锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物及锂镍钴复合氧化物中的至少1种。这是因为正极活性物质与常温熔融盐的反应性减少的缘故。
正极活性物质的一次粒径优选为100nm以上且1μm以下。一次粒径为100nm以上的正极活性物质在工业生产上变得容易处理。一次粒径为1μm以下的正极活性物质能够使锂离子在固体内的扩散顺利进行。
正极活性物质的比表面积优选为0.1m2/g以上且10m2/g以下。具有0.1m2/g以上的比表面积的正极活性物质能够充分确保锂离子的嵌入及脱嵌位点。具有10m2/g以下的比表面积的正极活性物质在工业生产上容易处理，并且可以确保良好的充放电循环性能。
粘结剂是为了将正极活性物质和集电体粘结而配合的。作为粘结剂的例子，可列举出例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶等。
为了提高集电性能，并且抑制与集电体的接触电阻，可以根据需要在正极层中配合导电剂。导电剂可列举出例如乙炔黑、炭黑、石墨等碳质物。
正极层中，正极活性物质及粘结剂的配合比例优选为：正极活性物质为80质量％以上且98质量％以下，粘结剂为2质量％以上且20质量％以下的范围。通过将粘结剂的量设定为2质量％以上，可以获得充分的电极强度，通过设定为20质量％以下，可以减少电极的绝缘体的配合量，从而减小内部电阻。
当添加导电剂时，正极活性物质、粘结剂及导电剂分别优选以77质量％以上且95质量％以下、2质量％以上且20质量％以下及3质量％以上且15质量％以下的比例配合。通过将导电剂设定为3质量％以上的量，能够充分发挥上述效果。此外，通过将导电剂设定为15质量％以下，可以减少高温保存下的正极导电剂表面的非水电解质的分解。
正极例如通过下述方法制作：将正极活性物质、粘结剂及根据需要配合的导电剂悬浮于适当的溶剂中而调制浆料，将该浆料涂布于正极集电体上并进行干燥，形成正极层，然后施加加压，由此制作正极。
此外，正极也可以通过将正极活性物质、粘结剂及根据需要配合的导电剂形成为颗粒状而制成正极层，并将其配置在集电体上来制作。
(3)非水电解质
非水电解质可以是例如通过将电解质溶解于有机溶剂中而调制的液状非水电解质、或将液状电解质与高分子材料复合化而得到的凝胶状非水电解质。
液状非水电解质优选为将电解质按照0.5摩尔/L以上且2.5摩尔/L以下的浓度溶解于有机溶剂中而得到的非水电解质。
电解质的例子中，包括高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)及双(氟磺酰)亚胺锂(FSI)那样的锂盐及它们的混合物。电解质优选为即使在高电位下也不易氧化的电解质。最优选为LiPF6。
作为有机溶剂的例子，包括碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚乙烯酯那样的环状碳酸酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)及碳酸甲乙酯(MEC)那样的链状碳酸酯、四氢呋喃(THF)、二甲基四氢呋喃(2MeTHF)及二氧杂环戊烷(DOX)那样的环状醚、二甲氧基乙烷(DME)及二乙氧基乙烷(DEE)那样的链状醚、γ-丁内酯(GBL)、乙腈(AN)以及环丁砜(SL)。这些有机溶剂可以单独使用，或作为混合溶剂使用。
高分子材料的例子中，包括聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)、聚环氧乙烷(PEO)。
或者，对于非水电解质，还可以使用含有锂离子的常温熔融盐(离子性熔体)、高分子固体电解质、无机固体电解质等。
常温熔融盐(离子性熔体)是指，在由有机物阳离子和阴离子的组合构成的有机盐中、在常温(15～25℃)下能够作为液体存在的化合物。常温熔融盐中，包括以单体的形态作为液体存在的常温熔融盐、通过与电解质混合而成为液体的常温熔融盐、通过溶解于有机溶剂中而成为液体的常温熔融盐。一般而言，非水电解质电池中使用的常温熔融盐的熔点为25℃以下。此外，有机物阳离子一般具有季铵骨架。
高分子固体电解质可以通过将电解质溶解于高分子材料中并固体化来调制。
无机固体电解质是具有锂离子传导性的固体物质。
(4)隔膜
隔膜例如可以由包含聚乙烯、聚丙烯、纤维素、或者聚偏氟乙烯(PVdF)的多孔质薄膜、或合成树脂制无纺布形成。其中，由聚乙烯或聚丙烯形成的多孔质薄膜由于能够在一定温度下熔融并切断电流，所以能够提高安全性。
(5)外包装构件
作为外包装构件，例如可以使用厚度为0.5mm以下的层压薄膜或厚度为1mm以下的金属制容器。层压薄膜的厚度更优选为0.2mm以下。金属制容器更优选厚度为0.5mm以下，进一步优选厚度为0.2mm以下。
作为外包装构件的形状的例子，可列举出扁平型(薄型)、方型、圆筒型、硬币型、纽扣型等。外包装构件根据电池尺寸，也可以是例如搭载于便携用电子设备等上的小型电池用外包装构件、搭载于两轮至四轮的汽车等上的大型电池用外包装构件。
层压薄膜可以使用在树脂层间夹有金属层的多层薄膜。为了轻量化，金属层优选铝箔或铝合金箔。树脂薄膜可以使用例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子材料。层压薄膜可以通过热熔融粘合进行密封而成形为外包装构件的形状。
金属制容器例如可以由铝或铝合金等形成。作为铝合金，优选为含有镁、锌、硅等元素的合金。在合金中含有铁、铜、镍、铬等过渡金属的情况下，其含量优选设定为100ppm以下。
(6)正极端子及负极端子
负极端子可以由在上述的负极活性物质的Li嵌入和脱嵌电位下电化学稳定、并且具备导电性的材料形成。具体而言，可列举出铜、镍、不锈钢或铝。为了减小接触电阻，优选为与负极集电体相同的材料。
正极端子可以由在相对于锂离子金属的电位为3V～5V的范围内具备电稳定性和导电性的材料形成。具体而言，可列举出含有Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等元素的铝合金、铝。为了减小接触电阻，优选为与正极集电体相同的材料。
接着，参照图3及图4对第2实施方式的非水电解质电池的一个例子更具体地进行说明。
图3是第2实施方式的一个例子的非水电解质电池的简略截面图。图4是图3的A部的放大图。
图3所示的扁平型非水电解质电池10具备扁平状的卷绕电极组1及收纳其的袋状外包装构件2。袋状外包装构件2由在2片树脂薄膜之间夹有金属层的层压薄膜构成。
扁平状的卷绕电极组1是通过将按照从外侧开始为负极3、隔膜4、正极5、隔膜4的顺序将它们层叠的层叠物卷绕成涡旋状，并进行加压成型而形成的。最外层的负极3如图4所示的那样具有在负极集电体3a的内面侧的一个面形成了负极层3b的构成，其他的负极3是在负极集电体3a的两面形成负极层3b而构成的。正极5是在正极集电体5a的两面形成正极层5b而构成的。
在卷绕电极组1的外周端附近，负极端子6与最外层的负极3的负极集电体3a连接，正极端子7与内侧的正极5的正极集电体5a连接。这些负极端子6及正极端子7从袋状外包装构件2的开口部伸出到外部。例如液状非水电解质从袋状外包装构件2的开口部被注入。通过将袋状外包装构件2的开口部以夹着负极端子6及正极端子7的方式进行热密封，从而将卷绕电极组1及液状非水电解质完全密封。
第2实施方式的非水电解质电池不限于上述的图3及图4所示的构成，也可以制成例如图5及图6所示的构成。
图5是示意地表示第2实施方式的其他例子的非水电解质电池的局部剖面立体图。图6是图5的B部的放大图。
图5及图6所示的扁平型非水电解质电池10具备层叠型电极组11和容纳其的外包装构件12。外包装构件12由在2片树脂薄膜之间夹有金属层的层压薄膜构成。
层叠型电极组11如图6所示的那样具有在正极13和负极14之间夹着隔膜15并将它们交替层叠的结构。正极13存在多片，分别具备集电体13a和担载于集电体13a的两面的正极活性物质含有层13b。负极14存在多片，分别具备集电体14a和担载于集电体14a的两面的负极活性物质含有层14b。各负极14的集电体14a的一边从正极13突出。突出的集电体14a与带状的负极端子16电连接。带状的负极端子16的前端从外包装构件12引出到外部。此外，尽管没有图示，正极13的集电体13a的位于与集电体14a的突出边相反一侧的边从负极14突出。从负极14突出的集电体13a与带状的正极端子17电连接。带状的正极端子17的前端位于与负极端子16相反一侧，从外包装构件12的边引出到外部。
第2实施方式的非水电解质电池由于包含第1实施方式的电池用活性物质，所以能够显示高的能量密度、优异的快速充放电性能及优异的反复充放电特性。
(第3实施方式)
根据第3实施方式，提供一种电池包。该电池包包含第2实施方式的非水电解质电池。
第3实施方式的电池包也可以具备多个非水电解质电池。多个非水电解质电池可以以串联的方式电连接，或者也可以以并联的方式电连接。或者，也可以将多个非水电解质电池以串联及并联的组合的方式连接。
以下，参照图7及图8对第3实施方式的电池包的一个例子进行说明。
图7是第3实施方式的一个例子的电池包的分解立体图。图8是表示图7的电池包的电路的方框图。
图7及图8所示的电池包20具备多个单电池21。单电池21为参照图3及图4进行说明的第2实施方式的一个例子的扁平型非水电解质电池。
多个单电池21按照使延伸出到外部的负极端子6及正极端子7都朝着相同方向的方式层叠，用粘接胶带22捆紧，从而构成了组电池23。这些单电池21如图8所示的那样相互以串联的方式电连接。
印制电路布线基板24与单电池21的负极端子6及正极端子7延伸出的侧面相对地配置。如图8所示的那样，在印制电路布线基板24上搭载有热敏电阻25、保护电路26及向外部设备通电用的端子27。另外，在与组电池23相对的印制电路布线基板24的面上，为了避免与组电池23的布线发生不必要的连接而安装有绝缘板(未图示)。
正极侧引线28与位于组电池23的最下层的正极端子7连接，其前端插入至印制电路布线基板24的正极侧连接器29中而进行电连接。负极侧引线30与位于组电池23的最上层的负极端子6连接，其前端插入至印制电路布线基板24的负极侧连接器31中而进行电连接。这些连接器29及31通过形成在印制电路布线基板24上的布线32及33而与保护电路26连接。
热敏电阻25检测单电池21的温度，并将其检测信号发送至保护电路26。保护电路26在规定条件下可以将保护电路26与向外部设备通电用的端子27之间的正极侧布线34a及负极侧布线34b切断。规定条件的一个例子是指例如热敏电阻25的检测温度达到规定温度以上时。此外，规定条件的其他例子是指例如检测到单电池21的过充电、过放电、过电流等时。该过充电等的检测是对每个单电池21或组电池23整体进行。当检测每个单电池21时，可以检测电池电压，也可以检测正极电位或负极电位。在后者的情况下，要在每个单电池21中插入作为参比电极使用的锂电极。图7及图8的电池包20的情况是，在单电池21上分别连接用于电压检测的布线35。检测信号通过这些布线35被发送至保护电路26。
在除了正极端子7及负极端子6所突出的侧面以外的组电池23的三个侧面上都分别配置有由橡胶或树脂形成的保护片材36。
组电池23与各保护片材36及印制电路布线基板24一起被收纳于收纳容器37内。即，在收纳容器37的长边方向的两个内侧面和短边方向的内侧面分别配置保护片材36，在短边方向的相反侧的内侧面配置印制电路布线基板24。组电池23位于被保护片材36及印制电路布线基板24所围成的空间内。盖38安装于收纳容器37的上面。
另外，对于组电池23的固定，也可以使用热收缩带来代替粘接胶带22。此时，在组电池的两侧面配置保护片材，用热收缩管绕圈后，使热收缩管热收缩而将组电池捆扎。
图7及图8中表示了以串联的方式连接单电池21的形态，但为了增大电池容量，也可以以并联的方式连接。还可以将组装好的电池包再以串联和/或并联的方式连接。
此外，第3实施方式的电池包的形态可以根据用途而适当变更。作为第3实施方式的电池包的用途，优选为期待大电流特性下的循环特性的用途。作为具体的用途，可列举出数码相机的电源用、两轮至四轮的混合动力电动车、两轮至四轮的电动车、助力自行车等的车载用。第3实施方式的电池包特别适合于车载用。
第3实施方式的电池包由于具备第2实施方式的非水电解质电池，所以能够显示高的能量密度、优异的快速充放电性能及优异的反复充放电特性。
实施例
以下基于实施例对上述实施方式进行更详细的说明。
(合成)
<实施例1>
实施例1中，按照以下的步骤来合成活性物质。
首先，作为起始原料，准备作为市售的氧化物试剂的氧化钛TiO2、五氧化铌Nb2O5及氧化铁(III)Fe2O3的粉末。将这些粉末以TiO2：Nb2O5：Fe2O3＝1.0：1.139：0.0278的摩尔比称量。将称量好的粉末投入乳钵中。在该乳钵中添加乙醇，进行湿式混合。
接着，将这样得到的混合物投入电炉中，在850℃的温度下以6小时进行预烧结。接着，将预烧结后的粉末从炉中取出，进行再粉碎，进一步混合。
对这样得到的混合物，继续在1100℃的温度下用12小时进行第1次烧成。烧成之后，将烧成粉从炉中取出，将烧成粉再混合。
接着，将再混合后的烧成粉投入炉中，供于在1100℃的温度下历时12小时的第2次烧成。烧成之后，将烧成粉从炉中取出，将烧成粉再混合。
接着，将再混合后的烧成粉投入炉中，供于在1100℃的温度下历时12小时的第3次烧成。
将第3次烧成后、即在1100℃的温度下的总计36小时的烧成的结果所得到的粉末作为实施例1的产物。
<实施例2>
实施例2中，除了将氧化钛TiO2、五氧化铌Nb2O5及氧化铁(III)Fe2O3的粉末以TiO2：Nb2O5：Fe2O3＝1.0：2.875：0.375的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例2的产物。
<实施例3>
实施例3中，除了准备五氧化铌Nb2O5及氧化铁(III)Fe2O3的粉末作为起始原料，并将这些粉末以Nb2O5：Fe2O3＝1.0：0.2的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例3的产物。
<实施例4>
实施例4中，除了准备氧化钛TiO2、五氧化铌Nb2O5、氧化铁(III)Fe2O3及碳酸锂Li2CO3的粉末、和将这些粉末以TiO2：Nb2O5：Fe2O3：Li2CO3＝1.0：1.139：0.0278：0.056的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例4的产物。
<实施例5>
实施例5中，除了准备氧化钛TiO2、五氧化铌Nb2O5、氧化铁(III)Fe2O3及五氧化钽Ta2O5的粉末，并将这些粉末以TiO2：Nb2O5：Fe2O3：Ta2O5＝1.0：0.911：0.0278：0.2278的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例5的产物。
<实施例6>
实施例6中，除了将起始原料粉末以TiO2：Nb2O5：Fe2O3：Ta2O5＝1.0：0.5694：0.0278：0.5694的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例5相同的步骤，得到实施例6的产物。
<实施例7>
实施例7中，除了准备氧化钴Co2O3的粉末来代替氧化铁(III)的粉末、和将起始原料粉末以TiO2：Nb2O5：Co2O3＝1.0：1.139：0.0278的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例7的产物。
<实施例8>
实施例8中，除了准备氧化锰Mn2O3的粉末来代替氧化铁(III)的粉末、和将起始原料粉末以TiO2：Nb2O5：Mn2O3＝1.0：1.139：0.0278的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例8的产物。
<实施例9>
实施例9中，除了准备氧化钪Sc2O3的粉末来代替氧化铁(III)的粉末、和将起始原料粉末以TiO2：Nb2O5：Sc2O3＝1.0：1.139：0.0278的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例9的产物。
<实施例10>
实施例10中，除了准备氧化钇Y2O3的粉末来代替氧化铁(III)的粉末、和将起始原料粉末以TiO2：Nb2O5：Y2O3＝1.0：1.139：0.0278的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例10的产物。
<实施例11>
实施例11中，除了准备氧化钒V2O3的粉末来代替氧化铁(III)的粉末、和将起始原料粉末以TiO2：Nb2O5：V2O3＝1.0：1.139：0.0278的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例11的产物。
<实施例12>
实施例12中，除了准备氧化铬Cr2O3的粉末来代替氧化铁(III)的粉末、和将起始原料粉末以TiO2：Nb2O5：Cr2O3＝1.0：1.139：0.0278的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例12的产物。
<实施例13>
实施例13中，除了准备氧化铝Al2O3的粉末来代替氧化铁(III)的粉末、和将起始原料粉末以TiO2：Nb2O5：Al2O3＝1.0：1.139：0.0278的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例13的产物。
<实施例14>
实施例14中，除了准备氧化镓Ga2O3的粉末来代替氧化铁(III)的粉末、和将起始原料粉末以TiO2：Nb2O5：Ga2O3＝1.0：1.139：0.0278的摩尔比称量并混合以外，按照与实施例1相同的步骤，得到实施例14的产物。
(组成分析)
将实施例1～14中得到的产物的组成通过ICP进行分析。将其结果示于以下的表1中。
即，实施例1的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.1、M＝Fe的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1- zM0.5zO7表示的组成。实施例2的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.6、M＝Fe的通式Lix(Nb1-yTay)2+ 0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例3的产物具有x＝0、y＝0、z＝1.0、M＝Fe的通式Lix(Nb1- yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例4的产物具有x＝0.1、y＝0、z＝1.0、M＝Fe的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例5的产物具有x＝0、y＝0.2、z＝0.1、M＝Fe的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例6的产物具有x＝0、y＝0.5、z＝0.1、M＝Fe的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例7的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.1、M＝Co的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例8的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.1、M＝Mn的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例9的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.1、M＝Sc的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例10的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.1、M＝Y的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例11的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.1、M＝V的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例12的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.1、M＝Cr的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例13的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.1、M＝Al的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的组成。实施例14的产物具有x＝0、y＝0、z＝0.1、M＝Ga的通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1- zM0.5zO7表示的组成。
(粉末X射线衍射测定)
对实施例1～14中得到的产物，如之前说明的那样，利用使用了Cu-Kα射线的粉末X射线衍射法进行测定，获得分别有关实施例1～14中得到的产物的X射线衍射图案。另外，产物的粉碎进行到使产物试样的平均粒径达到10μm左右为止。
将粉末X射线衍射法的结果通过Rietveld法进行分析，结果可知：实施例1～14中得到的产物分别为具有与图1及图2所示的单斜晶型复合氧化物Nb2(Nb0.05Ti0.9Fe0.05)O7的晶体结构相同或类似的晶体结构的单斜晶型复合氧化物。
(TEM测定)
对实施例1～14中得到的产物，如之前说明的那样进行TEM-EDX测定。其结果可知：实施例1～14中得到的产物中，金属元素M进入单斜晶型复合氧化物TiNb2O7的晶格中而生成固溶体。
<比较例1>
比较例1中，使用与专利文献2：日本特开2012-99287号公报中记载的方法相同的方法，合成了单斜晶型复合氧化物TiNb2O7。
具体而言，如以下那样进行合成。将氧化钛粉末和五氧化铌粉末以摩尔比计达到1：1的方式称量，将它们投入乳钵中。在该乳钵中添加乙醇，进行湿式混合。将这样得到的混合物投入铂坩埚中并在1100℃的温度下烧成20小时。
对比较例1中得到的产物，与实施例1～14同样地利用粉末X射线衍射法进行测定，获得有关比较例1中得到的产物的X射线衍射图案。
将粉末X射线衍射法的结果通过Rietveld法进行分析，结果是比较例1中得到的产物的主要的X射线峰与单斜晶型复合氧化物TiNb2O7一致。
<比较例2>
比较例2中，通过以下的步骤合成专利文献3：日本特开2012-199146号公报中记载的通式LixTiNb2-yMyO7±δ(0≤x≤5、0≤y≤0.5、0≤δ≤0.3)表示的单斜晶型复合氧化物中，M＝(Mo1.0Mg0.25)、x＝0、y＝0.1、δ＝0的单斜晶复合氧化物TiNb1.875Mo0.1Mg0.025O7。
对于起始原料，使用了市售的氧化物试剂即五氧化铌Nb2O5、氧化钛TiO2、氧化钼MoO3、氧化镁MgO的粉末。将这些粉末以达到Nb2O5：TiO2：MoO3：MgO＝1.0：0.9375：0.1：0.025的摩尔比的方式称量，用乳钵混合。
对这样得到的混合物，与实施例1同样地进行预烧结、再粉碎、第1次烧成、再粉碎、第2次烧成、再粉碎及第3次烧成，得到比较例2的产物。预烧结及第1次～第3次烧成的烧成温度及烧成时间设定为与实施例1相同。
对比较例2中得到的产物，与实施例1～14同样地利用粉末X射线衍射法进行测定，获得有关比较例2中得到的产物的X射线衍射图案。
将粉末X射线衍射法的结果通过Rietveld法进行分析，结果是：比较例2中得到的产物的X射线峰与单斜晶型复合氧化物TiNb2O7全部一致。
(电化学测定)
<实施例1>
将实施例1中得到的产物的粒子按照平均粒径达到10μm以下的方式进行粉碎而得到粉碎物。接着，从该粉碎物中量取3g的试样，将该试样投入电极半径为10mm的对置电极圆筒(cylinder)中，施加20kgN的压力。这样得到体积电阻率测定用的试样。对该体积电阻率测定用的试样，进行体积电阻率的测定。在该测定中，将施加电压设定为10V而测定电阻。使用测定结果、电极厚度及直径，算出有关实施例1的产物的体积电阻率(Ωcm)。将其结果示于以下的表1中。
接着，在实施例1中得到的产物中，相对于该产物以10质量份的比例混合作为导电剂的乙炔黑，得到混合物。接着，将该混合物分散到NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，得到分散液。在该分散液中，相对于实施例1中得到的产物以10质量份的比例混合作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVdF)，制作了电极浆料。使用刮刀将该浆料涂布到由铝箔形成的集电体上。将其在真空下在130℃下干燥12小时，得到电极。
使用该电极、作为对电极的金属锂箔和非水电解质，制作了实施例1的电化学测定电池。作为非水电解质，使用使六氟磷酸锂(LiPF6)以1M的浓度溶解到碳酸亚乙酯及碳酸二乙酯的混合溶剂(体积比1：1)中而得到的溶液。
对实施例1的电化学测定电池，在室温下进行充放电试验。充放电试验在以金属锂电极基准计为1.0V～3.0V的电位范围内、将充放电电流值设定为0.2C(小时放电率)而进行。此时，测定初次放电容量。实施例1的初次放电容量为279mAh/g。
接着，为了确认实施例1中得到的产物能够稳定地充放电，对实施例1的电化学测定电池反复进行了100个循环的充放电。1个循环设定为1次充电及1次放电。充放电在以金属锂电极基准计为1.0V～3.0V的电位范围内、将电流值设定为1C(小时放电率)、在室温下进行。
为了确认100个循环后的放电容量维持率，将实施例1的电化学测定电池再次以0.2C(小时放电率)进行充放电，将初次放电容量设为100％而算出容量维持率。
此外，对实施例1的电化学测定电池，分别测定0.2C放电容量和20.0C放电容量。通过将利用测定得到的20.0C放电容量除以利用同样地测定得到的0.2C容量，算出作为速率性能的指标的放电速率。
<实施例2～14以及比较例1及比较例2>
对实施例2～14中得到的产物以及比较例1及比较例2中得到的产物，与实施例1中得到的产物同样地进行体积电阻率的测定。将其结果示于以下的表1中。
此外，与实施例1中得到的产物同样地使用实施例2～14中得到的产物以及比较例1及比较例2中得到的产物，制作了实施例2～14以及比较例1及比较例2的电化学测定电池。对实施例2～14以及比较例1及比较例2的电化学测定电池，进行了与对实施例1的电化学测定电池进行的电化学测定相同的测定。将这些结果示于以下的表1中。
由表1所示的结果可知：实施例1～14的单斜晶型复合氧化物的体积电阻率与比较例1及比较例2的单斜晶型复合氧化物相比，为1/10～1/100左右。即，实施例1～14的单斜晶型复合氧化物与比较例1及比较例2的单斜晶型复合氧化物相比，电子导电性优异。
此外，由表1所示的结果可知：实施例1～14的电化学测定电池的放电容量为251～285mAh/g，为与比较例1及2的电化学测定电池的初期放电容量同样高的值。
进而，确认了：有关实施例1～14、即全部实施例的电化学测定电池的20C(小时放电率)下的高负载时的放电容量(20C/0.2C放电速率比)与比较例1及2的放电容量相比较高。可知：例如即使在实施例中0.2C初次放电容量最低的实施例3中，20C放电容量为223mAh/g(0.2C初次放电容量×放电速率比)，也高于比较例1的171mAh/g。由此可知：实施例1～14的单斜晶型复合氧化物能够实现与使用了比较例1及2的单斜晶型复合氧化物的非水电解质电池相比速率特性得到大幅改善的非水电解质电池。
并且，由表1的结果可知：有关实施例1～14、即全部实施例的电化学测定电池的100个循环后的容量维持率与比较例1及2的容量维持率相比是优异的。可认为：容量维持率的提高是伴随着之前说明的电子导电性的提高而得到的效果。
此外，这些实施例中，含有Fe、Co、Mn或V的实施例1～8及11的产物能够以低的原料成本合成，放电速率性能与100个循环后的充放电容量的平衡与实施例9、10、12～14相比是优异的。
进而，如由表1的记载表明的那样，实施例5及6的单斜晶型复合氧化物的组成在铌Nb的一部分置换成钽Ta的方面与实施例1的单斜晶型复合氧化物的组成不同。然而，如由表1所示的结果表明的那样，实施例5及6的单斜晶型复合氧化物能够显示出与实施例1的单斜晶型复合氧化物同样的优异的电子电导性。此外，如由表1所示的结果表明的那样，实施例5及6的电化学测定电池能够显示出与实施例1的电化学测定电池同样的优异的速率特性及优异的容量维持率。
[充放电曲线]
将通过实施例1的电化学测定电池及比较例1的电化学测定电池的电化学测定得到的初次充放电曲线示于图9中。图9中，标有符号(1)的实线的曲线表示包含实施例1的单斜晶型复合氧化物的电极的电位变化。此外，标有符号(2)的实线的曲线表示实施例1的电化学测定电池的电压变化。进而，标有符号(3)的虚线的曲线表示包含比较例1的单斜晶型复合氧化物的电极的电位变化。此外，标有符号(4)的虚线的曲线表示比较例1的电化学测定电池的电压变化。
如由图9表明的那样，在负极的有效的电位范围即1.2V到2.0V的范围内的电化学测定电池的电池电压下，比较例1中，电极的电位变化及电池的电压变化平坦的区域宽。与此相对，实施例1中，在1.2V到2.0V的范围的电化学测定电池的电池电压下，电极的电位曲线及电池的电压曲线具有连续的电位梯度。在能够充电的电池中，通过调查电池电位，能够进行电池的充电状态(残存容量)的推定。即，实施例1的单斜晶型复合氧化物所能够显示的连续的电位梯度在进行电池的充放电控制的方面是有用的。
虽然没有图示，但实施例2～14的电化学测定电池的初次充放电曲线与实施例1同样地在1.2V到2.0V的范围的电化学测定电池的电池电压下，电极的电位曲线及电池的电压曲线具有连续的电位梯度。
即，根据以上说明的至少一个实施方式及实施例，可提供包含通式Lix(Nb1- yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7表示的复合氧化物的电池用活性物质。该电池用活性物质能够提供高容量，能够显示优异的电子导电性。因此，该电池用活性物质能够实现可显示优异的快速充放电性能及优异的反复充放电特性的非水电解质电池。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而示出的，其意图并非限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围、主旨中，同时包含于权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。
[符号的说明]
1及11：电极组、2及12：外包装构件、3及13：负极、3a及13a：负极集电体、3b及13b：负极层、4及14：隔膜、5及15：正极、5a及15a：正极集电体、5b及15b：正极层、6及16：负极端子、7及17：正极端子、10：非水电解质电池、20：电池包、21：单电池、22：粘接胶带、23：组电池、24：印制电路布线基板、25：热敏电阻、26：保护电路、27：向外部设备通电用的端子、28：正极侧引线、29：正极侧连接器、30：负极侧引线、31：负极侧连接器、32及33：布线、34a：正极侧布线、34b：负极侧布线、35：用于检测电压的布线、36：保护片材、37：收纳容器、101：金属离子、102：氧化物离子、103：骨架结构部分、104：空隙部分、105、106：区域、107：空隙部分。

Claims (4)

1.一种电池用活性物质，其包含由以下的通式表示的复合氧化物：
通式Lix(Nb1-yTay)2+0.5zTi1-zM0.5zO7，其中，0≤x≤5、0≤y≤1、0＜z≤1，
式中，M为选自由Sc、Y、V、Cr、Fe、Co、Mn、Al及Ga构成的组中的至少1种金属元素。
2.根据权利要求1所述的电池用活性物质，其中，所述金属元素M为选自由Fe、Co、Mn及V构成的组中的至少1种金属元素，0≤y≤0.2、0＜z≤0.6。
3.一种非水电解质电池，其包含：
含有权利要求1或2所述的电池用活性物质的负极、
正极、和
非水电解质。
4.一种电池包，其特征在于，其包含权利要求3所述的非水电解质电池。
CN201480002188.1A 2014-03-18 2014-03-18 电池用活性物质、非水电解质电池及电池包 Active CN105102089B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/057255 WO2015140915A1 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 電池用活物質、非水電解質電池及び電池パック

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105102089A CN105102089A (zh) 2015-11-25
CN105102089B true CN105102089B (zh) 2018-06-12

Family

ID=54142941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480002188.1A Active CN105102089B (zh) 2014-03-18 2014-03-18 电池用活性物质、非水电解质电池及电池包

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9391324B2 (zh)
EP (1) EP3121880B1 (zh)
JP (1) JP5908650B2 (zh)
KR (1) KR101646888B1 (zh)
CN (1) CN105102089B (zh)
WO (1) WO2015140915A1 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2978137A1 (fr) * 2011-07-21 2013-01-25 Saint Gobain Ct Recherches Produit fondu a base de lithium
US10720641B2 (en) * 2016-01-13 2020-07-21 National University Corporation Yokohama National University Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, electronic device, and vehicle
JP7006108B2 (ja) * 2017-10-06 2022-01-24 株式会社Ｇｓユアサ 負極活物質、負極、及び非水電解質蓄電素子
JP6933597B2 (ja) * 2018-03-16 2021-09-08 株式会社東芝 二次電池用負極活物質、電極、二次電池、電池パック、及び車両
US11139476B2 (en) * 2019-03-12 2021-10-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Active material, electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle
GB202013576D0 (en) 2020-08-28 2020-10-14 Echion Tech Limited Active electrode material
GB201915151D0 (en) * 2019-10-18 2019-12-04 Echion Tech Limited Li/Na-ion battery anode materials
BR112022007117A2 (pt) 2019-10-18 2022-07-05 Echion Tech Limited Materiais de ânodo de bateria de íons de li/na
JPWO2021132542A1 (ja) * 2019-12-26 2021-12-23 株式会社クボタ チタンニオブ複合酸化物並びにこれを用いた電極及びリチウムイオン二次電池
JP2021190250A (ja) * 2020-05-28 2021-12-13 株式会社東芝 電極材料、電極、二次電池、電池パック、及び車両
JP7289018B1 (ja) 2020-06-03 2023-06-08 エチオン テクノロジーズ リミテッド 活電極材料
CN112670506B (zh) * 2020-12-22 2022-04-19 北京理工大学重庆创新中心 快离子导体包覆的镍钴锰钽复合四元正极材料及其制备方法
CN115117333A (zh) * 2021-03-17 2022-09-27 株式会社东芝 活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆
JP2023023712A (ja) * 2021-08-06 2023-02-16 太陽誘電株式会社 負極活物質および全固体電池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102544466A (zh) * 2010-10-29 2012-07-04 株式会社东芝 电池用活性物质、非水电解质电池及电池包
CN102694160A (zh) * 2011-03-22 2012-09-26 株式会社东芝 电池活性材料、非水电解质电池和电池组
CN103081187A (zh) * 2010-07-30 2013-05-01 德州系统大学董事会 铌氧化物组合物和使用其的方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2527842B1 (fr) 1982-06-01 1992-02-07 Western Electric Co Element de pile ou d'accumulateur non aqueux utilisant une electrode positive en oxydes metalliques melanges
JP2009021102A (ja) 2007-07-12 2009-01-29 Toyota Central R&D Labs Inc リチウムイオン二次電池
JP2010287496A (ja) * 2009-06-12 2010-12-24 Mitsubishi Chemicals Corp 非水電解質二次電池用負極材、非水電解質二次電池用負極及びそれを用いた非水電解質二次電池
JP6046069B2 (ja) * 2013-03-26 2016-12-14 株式会社東芝 電池用活物質、非水電解質電池、電池パック及び自動車

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103081187A (zh) * 2010-07-30 2013-05-01 德州系统大学董事会 铌氧化物组合物和使用其的方法
CN102544466A (zh) * 2010-10-29 2012-07-04 株式会社东芝 电池用活性物质、非水电解质电池及电池包
CN102694160A (zh) * 2011-03-22 2012-09-26 株式会社东芝 电池活性材料、非水电解质电池和电池组

Also Published As

Publication number Publication date
EP3121880A1 (en) 2017-01-25
CN105102089A (zh) 2015-11-25
EP3121880A4 (en) 2017-12-06
WO2015140915A1 (ja) 2015-09-24
KR20150122617A (ko) 2015-11-02
JP5908650B2 (ja) 2016-04-26
US9391324B2 (en) 2016-07-12
KR101646888B1 (ko) 2016-08-08
EP3121880B1 (en) 2018-09-19
JPWO2015140915A1 (ja) 2017-04-06
US20150270543A1 (en) 2015-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105102089B (zh) 电池用活性物质、非水电解质电池及电池包
KR101575550B1 (ko) 전지용 활물질, 비수 전해질 전지 및 전지팩
CN105190962B (zh) 电池用活性物质、非水电解质电池及电池包
CN106848211B (zh) 活性物质、非水电解质电池、电池包及车辆
CN105845922B (zh) 活性物质、非水电解质电池、电池包及电池组
JP5230713B2 (ja) 電池用活物質、非水電解質電池及び電池パック
CN110299536B (zh) 活性物质、电极、二次电池、电池组和车辆
CN104078665B (zh) 电池用活性物质、非水电解质电池、电池组及电池用活性物质的制造方法
JP6189177B2 (ja) 活物質、非水電解質電池、電池パック及び自動車
CN107068985A (zh) 活性物质、非水电解质电池、电池包及车辆
EP3070769A1 (en) Electrode, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
JP2012199146A (ja) 電池用活物質、非水電解質電池及び電池パック
JP2014225474A (ja) 電池用活物質、非水電解質電池及び電池パック
CN105977481A (zh) 活性物质、非水电解质电池、电池组及组电池
JP5694411B2 (ja) 電池用負極、非水電解質電池及び電池パック
JP5833176B2 (ja) 非水電解質電池及び電池パック
JP6132945B2 (ja) 電池パック及び自動車
JP2015046400A (ja) 電池用活物質、非水電解質電池及び電池パック

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant