CN111697209A - 活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆 - Google Patents

活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆 Download PDF

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Abstract

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。

Description

活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆
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，LiNiaCobAl1-a-bO2或LiNiaCobMn1-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。
进而，根据实施方式，提供一种电池包，其包含实施方式所涉及的二次电池。
另外，根据实施方式，提供一种车辆，其包含实施方式所涉及的电池包。
根据实施方式，能够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。
附图说明
图1是实施方式的二次电池的部分切口剖视图。
图2是关于图1的电池的侧面图。
图3是将实施方式的二次电池沿与端子伸出方向垂直的方向切断的剖视图。
图4是图3的A部的放大剖视图。
图5是表示包含实施方式的二次电池的组电池的一个例子的立体图。
图6是实施方式的电池包的分解立体图。
图7是表示图6的电池包的电路的框图。
图8是表示搭载有实施方式的二次电池的车辆的例子的示意图。
图9是概略地表示实施方式所涉及的车辆的另一例子的图。
图10是表示实施例1的活性物质的扫描电子显微镜照片的图。
图11是表示实施例1的活性物质的扫描电子显微镜照片的图。
(符号的说明)
1…电极组、2…容器(外包装构件)、3…正极、3a…正极集电体、3b…含正极活性物质层、4…负极、4a…负极集电体、4b…含负极活性物质层、5…隔膜、6…正极引线、7…负极引线、8…正极导电极耳、9…负极导电极耳、10…封口板、11…绝缘构件、12…外包装构件、13…负极端子、14…正极端子、21…引线(汇流条)、34…印制电路布线基板、40…车辆主体、41…车辆用电源、42…车辆ECU、43…外部端子、44…变换器、45…驱动马达、100…单元电池、1001～1005…二次电池、200…组电池、200a～c…组电池、300…电池包、300a～c…电池包、301a～c…组电池监视装置、345…热敏电阻、346…保护电路、350…通电用的外部端子、400…车辆、411…电池管理装置、412…通信总线、413…正极端子、414…负极端子、L1、L2…连接线、W…驱动轮。
具体实施方式
[第1实施方式]
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、和将单斜晶型的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。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，并且满足下述(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。
上述碳纤维由于容易分散于铌钛复合氧化物粒子的表面，所以均匀地分散于铌钛复合氧化物粒子的表面而将表面覆盖。其结果是，电极电阻下降。另外，上述铌钛复合氧化物若为了增大充电容量而增多锂嵌入量，则体积变化变大。实施方式的活性物质即使重复伴随锂离子的嵌入脱嵌的体积膨胀收缩也能够维持由碳纤维的覆盖带来的电子传导的网络的效果。以上的结果是，电池的速率性能和循环寿命性能大幅改善。
此外，碳纤维中的金属元素若暴露于高电位下则在电解质中溶出，但由于在铌钛复合氧化物的锂离子嵌入脱嵌电位(1.5V(vs.Li/Li+)附近)下没有在电极或隔膜上析出，所以没有诱发内部短路的顾虑。
铌钛复合氧化物粒子优选包含LixTiMwNb2±yO7±z(0≤x≤5、0≤y≤0.5、-0.3≤z≤0.3、0≤w≤0.01、M为除Ti及Nb以外的至少一种金属)所表示的单斜晶型的铌钛复合氧化物。通过为该铌钛复合氧化物粒子，从而通过与碳纤维的混合而均匀的分散和表面覆盖变得容易，电极内的电子传导网络变得均匀而速率性能和循环寿命性能大幅提高。
另外，M优选包含选自由K及Ta构成的组中的至少一种金属元素。由于K、Ta等金属元素作为助熔剂发挥功能，所以利用低温热处理的铌钛复合氧化物的合成成为可能。其结果是，变得容易得到粒状粒子。若合成时的热处理温度高，则结晶生长被促进而粒子形状成为棒状。棒状粒子因伴随充放电循环的膨胀收缩而容易产生开裂。其结果是，有可能在电极中电子传导的网络被切断而循环寿命下降。通过设定为0≤w≤0.01的适量范围，能够将铌钛复合氧化物粒子制成粒状形状，并且通过利用碳纤维的表面覆盖能够维持电子传导的网络，因此循环寿命性能和放电速率性能能够大幅提高。
w优选满足(3)式：0.001≤w≤0.005。由此，能够抑制由元素M引起的副反应，并且抑制因伴随锂离子的嵌入脱嵌的粒子的开裂所导致的电子传导的网络的崩坏。
(2)式的(γ/σ)的值优选满足(4)式：1.5/10000≤(γ/σ)≤1/1000。由此，由于活性物质粒子间的电子传导的网络变得良好，所以循环寿命性能和放电速率性能提高。
由于通过满足(3)式及(4)式，活性物质粒子间的电子传导的网络进一步变得良好，所以循环寿命性能和放电速率性能提高的效果变大。
以下，对活性物质进行详细说明。
单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子满足(1)式：1.5≤(α/β)≤2.5。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。(α/β)大时能够提高活性物质的容量，相反铌钛复合氧化物的电子传导性下降。为了使电子传导性良好、并且得到高容量，(α/β)的值优选为(1)式的范围内。(α/β)优选设定为0.8≤(α/β)≤1.9。由于若为该范围，则成为除了单斜晶型的LixTiNb2O7、NaxTiNb2O7以外还包含钛氧化物相(例如金红石型TiO2、TiO等)的铌钛复合氧化物，所以复合氧化物的电子传导性提高，大电流放电性能优异。
单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子可以为一次粒子，也可以为一次粒子凝聚而得到的二次粒子。优选为一次粒子。这是由于碳纤维相对于铌钛复合氧化物粒子更均匀地分散。
单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子的平均一次粒径优选为0.05μm以上且2μm以下的范围。通过设定为该粒子尺寸，伴随粒子内的Li离子或Na离子的扩散的电阻变小，大电流放电性能和快速充电性能大幅提高。通过将平均一次粒径设定为0.05μm以上，由于可得到高的结晶性，所以能够得到高容量。平均一次粒径的更优选的下限值为0.1μm。铌钛复合氧化物粒子的平均一次粒径更优选设定为0.5μm以下。需要说明的是，一次粒径可以为粒子的直径。
铌钛复合氧化物粒子的平均一次粒径例如通过以下的方法来测定。使用激光衍射式分布测定装置(株式会社岛津制作所激光衍射式粒度分布测定装置SALD-300)，首先，在烧杯中添加约0.1g的试样和表面活性剂和1～2mL的蒸馏水并充分搅拌后，注入到搅拌水槽中，以2秒间隔测定64次光度分布，对粒度分布数据进行解析，通过上述方法进行测定。平均一次粒径在从铌钛复合氧化物粒子中分离出碳纤维后被测定。分离方法在后面叙述。
单斜晶型的铌钛复合氧化物优选以LixTiMwNb2±yO7±z(0≤x≤5、0≤y≤0.5、-0.3≤z≤0.3、0≤w≤0.01、M为除Ti及Nb以外的至少一种金属)表示。
单斜晶型的铌钛复合氧化物的Li量x可通过充放电中的锂离子的嵌入脱嵌而发生变动。另外，单斜晶型的铌钛复合氧化物在合成时也可以不含有锂。另外，在合成时不包含锂的单斜晶型的铌钛复合氧化物可通过充放电中的锂离子的嵌入脱嵌而储藏锂。
M的例子中包含选自由K及Ta构成的组中的至少一种金属元素。K、Ta等金属元素由于作为助熔剂发挥功能，所以利用低温热处理的铌钛复合氧化物的合成成为可能。其结果是，变得容易得到粒状粒子。通过设定为0≤w≤0.01的适量范围，能够将铌钛复合氧化物粒子制成粒状形状，并且通过利用碳纤维的表面覆盖能够维持电子传导的网络，因此循环寿命性能和放电速率性能能够大幅提高。w优选满足(3)式：0.001≤w≤0.005。由此，能够抑制由元素M引起的副反应，并且抑制因伴随锂离子的嵌入脱嵌的粒子的开裂所导致的电子传导的网络的崩坏。
y为0以上且0.5以下的范围。若超过该范围，则由于超过固溶限而发生相分离，所以有可能电极容量下降。更优选的范围为0.05≤y≤0.2。
z根据单斜晶型铌钛复合氧化物的还原状态而发生变动。z超过-0.3者，铌预先被还原而电极性能下降，并且有可能发生相分离。另一方面，z＝+0.3为止为测定误差的范围。
单斜晶型铌钛复合氧化物可包含选自由Mg、Al、V、Fe、Mo、Sn及W构成的组中的至少1种。
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，并且满足下述(2)式。
1/10000≤(γ/σ)≤1/100 (2)
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。
包含上述金属元素的碳纤维的例子中包含含有上述金属元素作为催化剂的气相生长碳纤维。作为气相生长碳纤维，可列举出多层碳纳米管、单层碳纳米管等。上述金属元素中优选包含Fe、Co或Fe和Co这两者。
若(γ/σ)的值低于1/10000，则碳纤维相对于铌钛复合氧化物粒子均匀地分散而将表面覆盖变得困难，循环寿命性能下降。另一方面，若(γ/σ)的值超过1/100，则由于为纤维长相对于纤维直径的比率(纤维长/纤维直径)超过适当的范围的碳纤维，所以将碳纤维分散于电极内变得困难，铌钛复合氧化物粒子表面的覆盖变得困难，循环寿命性能下降。(γ/σ)的值更优选满足(4)式：1.5/10000≤(γ/σ)≤1/1000。上述金属元素的含量可以通过酸处理等进行调整。
另外，通过满足(3)式及(4)式，由于活性物质粒子间的电子传导的网络进一步变得良好，所以循环寿命性能和放电速率性能提高的效果变大。
碳纤维的平均纤维直径为5nm以上且100nm以下的范围。若使平均纤维直径低于5nm或超过100nm，则使碳纤维相对于铌钛复合氧化物粒子均匀地分散而将铌钛复合氧化物粒子表面覆盖变得困难。平均纤维直径的更优选的范围为10nm以上且90nm以下的范围。
碳纤维的添加比率(碳纤维重量相对于铌钛复合氧化物粒子的重量的比率、碳纤维/铌钛复合氧化物)优选为0.1重量％以上且5重量％以下的范围。若为该范围则能够维持电子传导网络的均匀化和高的电极密度，能够降低电极电阻和提高电极体积比容量。更优选的范围为0.2重量％以上且3重量％以下的范围。
碳纤维的纤维长相对于纤维直径的比率(纤维长/纤维直径)优选为10以上且1000以下。若为该范围，则能够维持电子传导网络的均匀化和高的电极密度，能够降低电极电阻和提高电极体积比容量。更优选的范围为100以上且800以下的范围。
实施方式的活性物质例如可以通过以下的方法来制造。首先，将起始原料混合。作为铌钛复合氧化物的起始原料，使用包含Li、Ti和Nb的氧化物或盐。另外，用于铌钛复合氧化物的其他添加元素的作为起始原料使用的盐优选为氢氧化物盐、碳酸盐、硝酸盐那样的在较低熔点下分解而产生氧化物的盐。另外，为了减小一次粒径，起始原料中优选使用平均粒径为2μm以下、优选平均粒径为0.5μm以下的粉末。
起始原料以摩尔比(α/β)成为1.5≤(α/β)≤2.5的比例混合。另外，其他的添加元素M(除Ti及Nb以外的至少一种金属、优选为选自由K、Ta构成的组中的至少1种元素)优选以将Nb的一部分用元素M置换而得到的结晶的全部电荷保持为中性那样的摩尔比混合。由此，能够得到包含TiMwNb2±yO7±z(0≤y≤0.5、0≤w≤0.01、-0.3≤z≤0.3、M为除Ti及Nb以外的至少一种金属)所表示的单斜晶型的铌钛复合氧化物的活性物质。另一方面，即使是全部电荷不保持为中性那样的添加方法，通过调整添加量，也可得到TiMwNb2±yO7±z。
接着，将所得到的混合物粉碎，得到尽可能均匀的混合物。接着，将所得到的混合物进行烧成。烧成在500～1200℃的温度范围内、更优选在700～1000℃的范围内进行。通过在烧成温度1000℃以下进行，可以利用现有的设备。通过该方法能够得到包含TiMwNb2±yO7±z所表示的平均一次粒径为2μm以下的单斜晶型的铌钛复合氧化物的粉末。另外，使用水热合成方法能够得到平均一次粒径为1μm以下的单斜晶型的铌钛复合氧化物的粉末。若将该铌钛复合氧化物作为电极在电化学上嵌入锂离子，则成为维持LixTiMwNb2±yO7±z(0≤x≤5、优选为0<x≤5)的晶体结构的结晶(电池充电状态)。
关于将碳纤维覆盖于铌钛复合氧化物粒子表面的方法，将碳纤维的粉末添加到水溶液中进行搅拌混合，制作以规定浓度均匀地分散的分散溶剂。之后，在分散溶剂中添加铌钛复合氧化物粒子进行搅拌混合后，添加粘结剂(例如纤维素纳米纤维、羧甲基纤维素、丁苯橡胶等)、导电剂(例如石墨、碳纤维、乙炔黑等碳材料)并进行搅拌混合而制作浆料。作为粘结剂，特别是通过使用纤维素纳米纤维而碳纤维的分散状态变得良好，铌钛氧化物粒子表面的覆盖被均匀化而电极电阻降低，所以优选。
通过将浆料涂布于集电体并进行干燥、压制而在集电体上形成含活性物质层，得到电极。通过用电子显微镜(例如扫描电子显微镜、Scanning Electron Microscope、SEM)观察含活性物质层，可以确认平均纤维直径为5nm以上且100nm以下的碳纤维附着于铌钛复合氧化物粒子表面的至少一部分上，例如通过粘结剂或金属等而被一体化。实施例中示出SEM照片的一个例子。
首先，在包含活性物质的电极包含于二次电池中的情况下，通过以下的方法取出电极。这里，列举出电极为负极的情况作为一个例子进行说明。首先，将二次电池设定为放电状态。具体而言，在25℃的环境下，以0.2C以下的电流值将二次电池放电至放电下限电压，设定为放电状态。将设定为放电状态后的电池放入填充有氩气的手套箱中。在手套箱内从电池中取出对象电极(例如负极)。将取出的电极用乙基甲基醚溶剂进行洗涤。像这样操作而得到电极试样。
使用所得到的电极试样，以下对碳纤维中的金属元素的存在量的定量分析、碳纤维的平均纤维直径的算出方法进行说明。
对于电极试样，通过超声波处理将碳纤维和铌钛复合氧化物粒子从集电体剥离，并使用离心分离将碳纤维提取。提取中使用的溶剂的种类根据电极中包含的粘结剂的种类而变更。例如，在包含羧甲基纤维素(CMC)或丁苯橡胶(SBR)作为粘结剂的情况下，提取溶剂中使用水。另一方面，在包含聚偏氟乙烯(PVdF)作为粘结剂的情况下，提取溶剂中使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)等有机溶剂。通过该提取，铌钛复合氧化物粒子与碳纤维被分离。
对通过上述的方法提取的碳纤维通过IPC(ICP-MS：Inductively CoupledPlasma-Mass Spectrometry电感耦合等离子体质谱分析)求出碳纤维的碳重量及碳纤维中的金属元素的重量。
用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope、SEM)以倍率10000倍观察通过上述的方法提取的碳纤维，测定视场内的碳纤维的全长的25％、50％、75％的位置的宽度(直径)。将所测定的宽度的值的平均作为求出的平均纤维直径。测定以视场内存在的全部碳纤维作为对象来进行。
对于通过上述的方法提取的铌钛复合氧化物粒子，通过进行ICP(InductivelyCoupled Plasma、电感耦合等离子体)分析而得到Ti与Nb的元素的摩尔比率。ICP分析具体而言将成为试样的铌钛复合氧化物粒子量取到Pt坩埚中，通过碱熔融进行分解，制作测定溶液。并且，Nb及Ti可以通过使用内标法的ICP发光分析法、例如ICP发光分光分析装置(Hitachi High-Tech Science Corporation)的SPS-4000)来进行定量测定。
另外，对于通过上述的方法提取的铌钛复合氧化物粒子，通过上述的方法测定平均一次粒径。
根据以上说明的第1实施方式的活性物质，能够提供一种电极用或二次电池用活性物质，其包含满足(1)式、且平均一次粒径为0.05μm以上且2μm以下的单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子、和含有选自由Fe、Co及Ni构成的组中的1种以上的金属元素、满足(2)式、并且平均纤维直径为5nm以上且100nm以下的范围的碳纤维，所以大电流性能和循环寿命性能优异。
(第2实施方式)
根据第2实施方式，提供一种电极。电极包含第1实施方式的活性物质。电极包含集电体和含活性物质层，所述含活性物质层保持于集电体的至少一个主表面，且包含活性物质及粘结剂、根据需要的导电剂。
活性物质可以是仅第1实施方式所涉及的活性物质，也可以包含除该活性物质以外的其他活性物质。
其他活性物质的例子中包含金属氧化物、金属硫化物、金属氟化物、金属氮化物。从改善循环寿命性能的观点出发，优选含钛的金属氧化物。含钛的金属氧化物的例子中包含含锂钛的氧化物、含钛的氧化物。含锂钛的氧化物的例子中包含具有尖晶石结构的氧化物(例如通式Li4/3+aTi5/3O4(0≤a≤2))、具有斜方锰矿结构的氧化物(例如通式Li2+aTi3O7(0≤a≤1)、Li1+bTi2O4(0≤b≤1)、Li1.1+bTi1.8O4(0≤b≤1)、Li1.07+bTi1.86O4(0≤b≤1))、含有选自由Nb、Mo、W、P、V、Sn、Cu、Ni及Fe构成的组中的至少1种元素的含锂钛的复合氧化物等。另外，含锂钛的氧化物的例子中包含Li2+aAdTi6-bBbO14-c(A为选自Na、K、Mg、Ca、Sr中的一种以上的元素，B为除Ti以外的金属元素，0≤a≤5、0≤b≤6、0≤c≤0.6、0≤d≤3)所表示的含锂钛的复合氧化物。含锂钛的复合氧化物的晶体结构可以为空间群Cmca的晶体结构。
含钛的氧化物可以以通式LiaTiO2(0≤a≤2)表示。在该情况下，充电前的组成式为TiO2。钛氧化物的例子中包含单斜晶结构(青铜结构(B))的钛氧化物、金红石结构的钛氧化物、锐钛矿结构的钛氧化物等。优选单斜晶结构(青铜结构(B))的TiO2(B)，优选热处理温度为300～600℃的低结晶性的氧化物。
活性物质的粒子形状优选为粒状，但也可以包含纤维状。
电极的多孔度(除集电体以外)优选设定为20～50％的范围。由此，能够得到电极与非水电解质的亲和性优异、并且高密度的电极。多孔度的进一步优选的范围为25～50％。
集电体的例子中包含镍箔、铜箔、不锈钢箔、铝箔、铝合金箔。集电体优选为铝箔或铝合金箔。铝箔的纯度优选为99.99％以上。铝合金优选为包含镁、锌、硅等元素的合金。另一方面，铁、铜、镍、铬等过渡金属优选设定为100ppm以下。集电体除了箔形状以外也可以使用网眼形状。
集电体的厚度优选为20μm以下，更优选为15μm以下。
作为导电剂，例如可以使用乙炔黑、碳黑、焦炭(优选为热处理温度为800℃～2000℃的平均粒径10μm以下)、碳纳米管、碳纤维、石墨、TiO、TiC、TiN等金属化合物粉末、Al、Ni、Cu、Fe等金属粉末等中的1种或者混合使用。通过使用纤维直径为1μm以下的碳纳米管、碳纤维，电极电阻降低而循环寿命性能提高。
作为粘结剂，例如可列举出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶、丙烯酸系橡胶、丁苯橡胶(SBR)、纤维素纳米纤维(CeNF)、羧甲基纤维素(CMC)、芯壳粘合剂、聚酰亚胺等。粘结剂的种类可以设定为1种或2种以上。
在含活性物质层中，活性物质、导电剂及粘结剂的配合比优选设定为活性物质90～99重量％、导电剂0～8重量％、粘结剂2～7重量％的范围。
活性物质及电极的利用N2吸附的BET比表面积例如在以下的条件下测定。切取粉末的活性物质1g或2片2x2cm2的电极，将其作为样品。BET比表面积测定装置使用YuasaIonics株式会社制，将氮气作为吸附气体。
电极的多孔度是将含活性物质层的体积与多孔度为0％时的含活性物质层体积相比，将从多孔度为0％时的含活性物质层体积起的增加量视为空孔体积而算出的值。需要说明的是，在集电体的两面形成有含活性物质层的情况下，含活性物质层的体积设定为将两面的含活性物质层的体积合计而得到的体积。
电极例如可以通过第1实施方式中说明过的方法来得到。
根据第2实施方式的电极，由于包含第1实施方式的活性物质，所以能够提供大电流性能和循环寿命性能优异的电极。
(第3实施方式)
根据第3实施方式，提供一种二次电池，其包含正极、负极和非水电解质。第2实施方式的电极可以作为正极或负极使用。这里，对使用电极作为负极的例子进行说明。第3实施方式的二次电池可以在正极与负极之间配置隔膜，另外，还可以进一步包含用于收纳它们和非水电解质的容器。
以下，对正极、非水电解质、隔膜、容器进行说明。
(正极)
该正极包含正极集电体和含正极活性物质层，所述含正极活性物质层保持于集电体的一面或者两面、两个主表面中的至少一个主表面上，且包含活性物质、导电剂及粘结剂。
正极活性物质的例子中包含含有Ni的锂金属氧化物、尖晶石结构的锂锰氧化物、锂钴复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂镍钴复合氧化物、锂钴铝复合氧化物、锂镍铝复合氧化物、锂镍钴锰复合氧化物、尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物、锂锰钴复合氧化物、橄榄石结构的含锂的磷酸化合物、氟化硫酸铁、锂镍钴锰复合氧化物等。另外，可以使用嵌入非水电解质中的阴离子的石墨、碳材料或具有电容器容量的活性碳作为正极。所使用的正极活性物质的种类可以设定为1种或2种以上。
作为尖晶石结构的锂锰复合氧化物，可列举出例如LixMn2O4(0<x≤1)、LixMnO2(0<x≤1)、LiMn1.5Ni0.5O4等。
作为锂钴复合氧化物，可列举出例如LixCoO2(0<x≤1)等。
作为锂镍铝复合氧化物，可列举出例如LixNi1-yAlyO2(0<x≤1、0<y≤1)等。
作为锂镍钴复合氧化物，可列举出例如LixNi1-y-zCoyMnzO2(0<x≤1、0<y≤1、0≤z≤1、0<1-y-z<1)等。
作为锂锰钴复合氧化物，可列举出例如LixMnyCo1-yO2(0<x≤1、0<y<1)等。
作为尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物，可列举出例如LixMn2-yNiyO4(0<x≤1、0<y<2)等。
作为橄榄石结构的含锂的磷酸化合物，可列举出例如LixFePO4(0<x≤1)、LixFe1- yMnyPO4(0<x≤1、0≤y≤1)、LixCoPO4(0<x≤1)、LixMnPO4(0<x≤1)、LiMn1-x-yFexMgyPO4(0≤x≤0.5及0≤y≤0.5)等。
作为氟化硫酸铁，可列举出例如LixFeSO4F(0<x≤1)等。
作为锂镍钴锰复合氧化物，可列举出例如LixNi1-y―zCoyMnzO2(0<x≤1.1、0<y≤0.5、0<z≤0.5、0<1-y-z<1)等。
含有Ni的锂金属氧化物可列举出例如锂镍氧化物(例如LiNiO2)、锂镍钴氧化物(例如LiNiaCo1-aO2)、锂镍钴铝氧化物(例如LiNiaCobAl1-a-bO2)、锂镍钴锰氧化物(例如LiNiaCobMn1-a-bO4，其中，0<a<1、0<b<1、0<(1-a-b)<1)等。其中，若将含有Ni的锂金属氧化物以通式LiNixM1-xO2(M为除Ni以外的至少1种金属)表示，则x优选为0.5以上且1以下的范围。满足该范围的氧化物由于高容量且高能量密度，所以通过与实施方式所涉及的活性物质组合，能够大幅提高高温循环寿命性能、高输出性能及安全性能。
更优选的正极材料从循环寿命性能出发，优选LiFePO4、LixFe1-yMnyPO4。从电池容量出发，优选LiNixM1-xO2(M为除Ni以外的至少1种金属，0.5≤x≤1)。
另外，正极活性物质粒子的表面的至少一部分中也可以存在选自由Mg、Al、Ti、Nb、Sn、Zr、Ba、B及C构成的组中的至少一种元素(以下，称为第1元素)。这样的正极活性物质由于能够抑制高温环境下的非水电解质的氧化分解反应，所以能够抑制电阻上升。由此，能够大幅提高二次电池的高温循环寿命性能。
第1元素优选以粒径为0.001～1μm的金属氧化物粒子和/或磷酸化物粒子的形态附着、或者作为金属氧化物层和/或磷酸化物层将正极活性物质粒子的表面的至少一部分覆盖。或者，第1元素也可以固溶于正极活性物质粒子的表面层。金属氧化物的例子中包含MgO、Al2O3、SnO、ZrO2、TiO2、BaO、B2O3等。磷酸化物的例子中包含AlPO4、Mg3(PO4)2、Sn3(PO4)2等。另外，在使用C作为第1元素的情况下，优选平均粒径为1μm以下的碳粒子附着于活性物质表面。第1元素的金属氧化物、磷酸化物、碳粒子的量优选为正极活性物质的0.001～3重量％。
正极活性物质粒子可以是一次粒子的形态，也可以是一次粒子凝聚而得到的二次粒子。另外，一次粒子与二次粒子也可以混合存在。
正极活性物质粒子的平均一次粒径可以设定为0.05μm以上且3μm以下。另外，正极活性物质粒子的平均二次粒径可以设定为3μm以上且20μm以下。
导电剂可提高电子传导性，抑制与集电体的接触电阻。作为导电剂，可列举出例如乙炔黑、碳黑、碳纳米管、碳纤维、石墨等。
粘结剂可使活性物质与导电剂粘结。作为粘结剂，可列举出例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶、丁苯橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、丙烯酸系材料等高分子体。粘结剂可以对包含高分子纤维的含活性物质层赋予柔软性。PVdF及丁苯橡胶提高柔软性的效果优异。
正极活性物质、导电剂及粘结剂的配合比优选设定为正极活性物质80～95重量％、导电剂3～19重量％、粘结剂1～7重量％的范围。
正极例如通过将正极活性物质、导电剂及粘结剂悬浮于适当的溶剂中，将该悬浮物涂布于铝箔或铝合金箔的集电体，干燥，实施压制来制作。含正极活性物质层的利用BET法得到的比表面积优选为0.1～2m2/g的范围。
集电体优选为铝箔或铝合金箔。集电体的厚度可以设定为20μm以下，更优选为15μm以下。
(非水电解质)
作为非水电解质，可列举出通过将电解质溶解于有机溶剂而制备的液状的有机电解质、将液状的有机溶剂与高分子材料复合化而得到的凝胶状的有机电解质、或将锂盐电解质与高分子材料复合化而得到的固体非水电解质。另外，还可以使用含有锂离子的常温熔融盐(离子性熔体)作为非水电解质。作为高分子材料，可列举出例如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)、聚环氧乙烷(PEO)等。
液状的有机电解质通过将电解质以0.5～2.5mol/L的浓度溶解于有机溶剂中而制备。
作为电解质，可以使用锂盐或钠盐。可列举出例如LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、Li(CF3SO2)3C、LiB[(OCO)2]2等。所使用的电解质的种类可以设定为1种或2种以上。其中，优选包含四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟磷酸锂(LiPF6)。由此的有机溶剂的化学稳定性提高，能够减小负极上的皮膜电阻，能够大幅提高低温性能和循环寿命性能。
作为有机溶剂，可列举出例如碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)等环状碳酸酯，碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)或碳酸甲乙酯(MEC)等链状碳酸酯，二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)等链状醚，四氢呋喃(THF)、二氧杂环戊烷(DOX)等环状醚、γ-丁内酯(GBL)、乙腈(AN)、环丁砜(SL)等。这些有机溶剂可以单独使用或以2种以上的混合物的形态使用。特别是通过以选自由碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)及γ-丁内酯(GBL)构成的组中的一种以上作为主体，从而沸点成为200℃以上且热稳定性变高而优选。特别是通过包含γ-丁内酯(GBL)，从而低温环境下的输出性能也变高而优选。另外，由于可以将高浓度的锂盐溶解而使用，所以优选使锂盐相对于有机溶剂在1.5～2.5mol/L的范围内溶解。这是由于，由此在低温环境下也能够取出高输出。通过将锂盐浓度设定为1.5mol/L以上，在以大电流放电中能够避免正极与电解质界面的锂离子浓度急剧下降，能够抑制大幅的输出下降。另一方面，通过将锂盐浓度设定为2.5mol/L以下，能够降低非水电解质的粘度而提高锂离子的移动速度，能够得到高输出。
另外，常温熔融盐(离子性熔体)优选由锂离子或钠离子、有机物阳离子及有机物阴离子构成。另外，常温熔融盐优选在室温以下为液体状。
以下，对包含常温熔融盐的电解质进行说明。
所谓常温熔融盐是指在常温下至少一部分呈现液状的盐，所谓常温是指假定电源通常工作的温度范围。所谓假定电源通常工作的温度范围，是上限为120℃左右、根据情况为60℃左右、下限为-40℃左右、根据情况为-20℃左右。其中，-20℃以上且60℃以下的范围是合适的。
含有锂离子的常温熔融盐中优选使用由锂离子、有机物阳离子和阴离子构成的离子性熔体。另外，该离子性熔体优选在室温以下也为液状。
作为有机物阳离子，可列举出具有以下的化学式1中所示的骨架的烷基咪唑鎓离子、季铵离子。
[化学式1]
Figure BDA0002197170790000161
作为烷基咪唑鎓离子，优选二烷基咪唑鎓离子、三烷基咪唑鎓离子、四烷基咪唑鎓离子等。作为二烷基咪唑鎓，优选1-甲基-3-乙基咪唑鎓离子(MEI+)。作为三烷基咪唑鎓离子，优选1,2-二乙基-3-丙基咪唑鎓离子(DMPI+)。作为四烷基咪唑鎓离子，优选1,2-二乙基-3,4(5)-二甲基咪唑鎓离子。
作为季铵离子，优选四烷基铵离子或环状铵离子等。作为四烷基铵离子，优选二甲基乙基甲氧基乙基铵离子、二甲基乙基甲氧基甲基铵离子、二甲基乙基乙氧基乙基铵离子、三甲基丙基铵离子。
通过使用烷基咪唑鎓离子或季铵离子(特别是四烷基铵离子)，可以将熔点设定为100℃以下、更优选20℃以下。能够进一步降低与负极的反应性。
锂离子的浓度优选为20mol％以下。更优选的范围为1～10mol％的范围。通过设定为上述范围，在20℃以下的低温下也能够容易地形成液状的常温熔融盐。另外在常温以下也能够降低粘度，能够提高离子传导度。
作为阴离子，优选使选自BF4 -、PF6 -、AsF6 -、ClO4 -、CF3SO3 -、CF3COO-、CH3COO-、CO3 2-、(FSO2)2N-、N(CF3SO2)2 -、N(C2F5SO2)2 -、(CF3SO2)3C-等中的一种以上的阴离子共存。通过使多个阴离子共存，能够容易地形成熔点为20℃以下的常温熔融盐。作为更优选的阴离子，可列举出BF4 -、(FSO2)2N-、CF3SO3 -、CF3COO-、CH3COO-、CO3 2-、N(CF3SO2)2 -、N(C2F5SO2)2 -、(CF3SO2)3C-。通过这些阴离子而0℃以下的常温熔融盐的形成变得更容易。
(隔膜)
可以在正极与负极之间配置隔膜。作为隔膜，可以使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等烯烃系多孔质膜、纤维素纤维制的隔膜。隔膜的气孔率可以设定为50％以上。进而，可以使用在表面涂布有无机粉末的隔膜。
纤维素纤维的纤维直径优选设定为10μm以下。纤维素纤维制隔膜的形态可列举出无纺布、膜、纸等。特别是若为气孔率为60％以上的纤维素纤维制隔膜，则非水电解质的浸渗性良好，从低温到高温能够表现出高的输出性能。气孔率的更优选的范围为62％～80％。另外，气孔率为60％以上的纤维素纤维制隔膜通过与包含第1实施方式所涉及的活性物质的负极组合，能够抑制长期充电保存、浮充电、过充电中的隔膜与负极的反应，能够避免由锂金属的枝晶析出而引起的负极与正极的短路的问题。进而，通过将纤维素纤维的纤维直径设定为10μm以下，隔膜与非水电解质的亲和性提高而能够减小电池电阻。更优选为3μm以下。
隔膜的厚度为10～100μm，优选为20～100μm，密度优选为0.2～0.9g/cm3。若为该范围，则能够取得机械强度与电池电阻的减少的平衡，能够提供高输出和不易内部短路的电池。另外，高温环境下的热收缩少而能够表现出良好的高温储藏性能。
(容器)
对于容纳有正极、负极及非水电解质的容器，可以使用金属制容器、层压膜制容器。
作为金属制容器，可以使用由铝、铝合金、铁、不锈钢等形成的金属罐且方形、圆筒形的形状的容器。另外，容器的板厚优选设定为0.5mm以下，进一步优选的范围为0.3mm以下。
作为层压膜，可列举出例如将铝箔以树脂膜覆盖而得到的多层膜等。作为树脂，可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子。另外，层压膜的厚度优选设定为0.2mm以下。铝箔的纯度优选为99.5％以上。
由铝合金形成的金属罐优选由包含锰、镁、锌、硅等元素的铝纯度为99.8％以下的合金形成。通过由铝合金形成的金属罐的强度飞跃地增大，能够使罐的壁厚变薄。其结果是，能够实现薄型且轻量并且高输出且放热性优异的电池。
另外还可以使用采用未覆盖树脂膜的不锈钢箔(厚度为0.1～0.3mm)而加工的薄型大张纸形状的杯成型体作为容器。
需要说明的是，电池的种类并不限定于方形，可以设定为圆筒形、薄形、硬币形等各种种类。另外，二次电池可包含在正极与负极之间夹着隔膜的电极组。电极组的形状并不限定于扁平形状，例如可以制成圆筒形、层叠形状等。
二次电池可进一步包含与电极组的正极电连接的正极端子及与电极组的负极电连接的负极端子。
(负极端子)
负极端子可以由在负极活性物质的Li嵌入脱嵌电位中电化学稳定、并且具有导电性的材料形成。具体而言，作为负极端子的材料，可列举出铜、镍、不锈钢或铝、或包含选自由Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、及Si构成的组中的至少1种元素的铝合金。作为负极端子的材料，优选使用铝或铝合金。为了降低与负极集电体的接触电阻，负极端子优选由与负极集电体同样的材料形成。
(正极端子)
正极端子可以由相对于锂的氧化还原电位在3V以上且4.5V以下的电位范围(vs.Li/Li+)中电稳定、并且具有导电性的材料形成。作为正极端子的材料，可列举出铝、或包含选自由Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si构成的组中的至少1种元素的铝合金。为了降低与正极集电体的接触电阻，正极端子优选由与正极集电体同样的材料形成。
实施方式的二次电池可以是具有双极结构的二次电池。由此具有可以以1个单电池来制作具有与多个串联的单电池同等的电压的二次电池的优点。
参照图1～图5对实施方式的二次电池的例子进行说明。
图1及图2中示出使用了金属制容器的二次电池的一个例子。
电极组1被收纳于矩形筒状的金属制容器2内。电极组1具有在正极3的含正极活性物质层及负极4的含负极活性物质层之间夹着隔膜5并按照成为扁平形状的方式将它们卷绕成涡旋状而得到的结构。隔膜5将含正极活性物质层或含负极活性物质层的表面覆盖。如图2中所示的那样，带状的正极引线6与位于电极组1的端面的正极3的端部的多个部位分别电连接。另外，带状的负极引线7与位于该端面的负极4的端部的多个部位分别电连接。该多个的正极引线6以被扎成一个的状态与正极导电极耳8电连接。正极端子由正极引线6和正极导电极耳8构成。另外，负极引线7以被扎成一个的状态与负极导电极耳9连接。负极端子由负极引线7和负极导电极耳9构成。金属制的封口板10通过焊接等被固定于金属制容器2的开口部。正极导电极耳8及负极导电极耳9分别从设置于封口板10上的取出孔被引出到外部。为了避免因与正极导电极耳8及负极导电极耳9的接触而引起的短路，封口板10的各取出孔的内周面被绝缘构件11覆盖。
图3及图4中示出使用了层压膜制外包装构件的二次电池的一个例子。
如图3及图4中所示的那样，扁平状的卷绕电极组1被收纳于由在2片树脂膜之间夹着金属层的层压膜形成的袋状外包装构件12内。扁平状的卷绕电极组1通过将从外侧起依次将负极4、隔膜15、正极3、隔膜15层叠而得到的层叠物卷绕成涡旋状并将该层叠物进行压制成型而形成。最外层的负极4如图4中所示那样具有在负极集电体4a的内面侧的一面形成有包含负极活性物质的含负极活性物质层4b的构成，其他的负极4在负极集电体4a的两面形成含负极活性物质层4b而构成。正极3在正极集电体3a的两面形成含正极活性物质层3b而构成。
在卷绕电极组1的外周端附近，负极端子13与最外层的负极4的负极集电体4a连接，正极端子14与内侧的正极3的正极集电体3a连接。这些负极端子13及正极端子14从袋状外包装构件12的开口部伸出到外部。通过将袋状外包装构件12的开口部进行热封而将卷绕电极组1密封。在热封时，负极端子13及正极端子14在该开口部通过袋状外包装构件12被夹持。
根据以上说明的第3实施方式的二次电池，由于包含第1实施方式的活性物质或第2实施方式的电极，所以能够提供高容量、且大电流性能和循环寿命性能优异的二次电池。
(第4实施方式)
第4实施方式的组电池包含多个第3实施方式的二次电池。
对于组电池的例子，可列举出包含以串联和/或并联的方式电连接的多个单元单电池作为构成单元的组电池、包含由以串联的方式电连接的多个单元单电池构成的第1单元或由以并联的方式电连接的多个单元单电池构成的第2单元的组电池等。组电池也可以包含这些构成中的至少一种形态。
将多个二次电池以串联和/或并联的方式电连接的形态的例子中，包含将分别具备外包装构件的多个电池以串联和/或并联的方式电连接的形态、将被容纳在共同的箱体内的多个电极组或双极型电极体以串联和/或并联的方式电连接的形态。前者的具体例子为将多个二次电池的正极端子和负极端子通过金属制的汇流条(例如铝、镍、铜)连接的形态。后者的具体例子为将多个电极组或双极型电极体以通过间隔壁在电化学上绝缘的状态容纳在1个箱体内、并将它们以串联的方式电连接的形态。在二次电池的情况下，通过将以串联的方式电连接的电池个数设定为5～7的范围，与铅蓄电池的电压互换性变得良好。为了使与铅蓄电池的电压互换性更高，优选将5个或6个单元单电池串联连接的构成。
对于收纳有组电池的箱体，可以使用由铝合金、铁、不锈钢等形成的金属罐、塑料容器等。另外，容器的板厚优选设定为0.5mm以上。
参照图5对组电池的一个例子进行说明。图5中所示的组电池200具备多个图1中所示的方型的二次电池1001～1005作为单元单电池。电池1001的正极导电极耳8与位于其旁边的电池1002的负极导电极耳9通过引线或汇流条21被电连接。进而，该电池1002的正极导电极耳8与位于其旁边的电池1003的负极导电极耳9通过引线或汇流条21被电连接。像这样电池1001～1005间以串联的方式被连接。
以上说明的第4实施方式的组电池由于具备第3实施方式的二次电池，所以能够实现高容量、且优异的充放电循环寿命和大电流性能。
(第5实施方式)
第5实施方式所涉及的电池包可以具备1个或多个第3实施方式所涉及的二次电池(单电池)。多个二次电池也可以以串联、并联、或将串联及并联组合的方式电连接而构成组电池。第5实施方式所涉及的电池包也可以包含多个组电池。
第5实施方式所涉及的电池包可以进一步具备保护电路。保护电路具有控制二次电池的充放电的功能。或者，也可以将使用电池包作为电源的装置(例如电子设备、汽车等)中包含的电路作为电池包的保护电路使用。
另外，第5实施方式所涉及的电池包也可以进一步具备通电用的外部端子。通电用的外部端子是用于将来自二次电池的电流输出到外部及用于向二次电池输入电流的部件。换言之，在将电池包作为电源使用时，电流通过通电用的外部端子被供给到外部。另外，在将电池包进行充电时，充电电流(包含汽车等车辆的动力的再生能量)通过通电用的外部端子被供给到电池包中。
接着，参照附图对第5实施方式所涉及的电池包的一个例子进行说明。
图6是概略地表示第5实施方式所涉及的电池包的一个例子的分解立体图。图7是表示图6中所示的电池包的电路的一个例子的框图。
图6及图7中所示的电池包300具备容纳容器31、盖32、保护片材33、组电池200、印制电路布线基板34、布线35和未图示的绝缘板。
图6中所示的容纳容器31为具有长方形的底面的有底方型容器。容纳容器31能够容纳保护片材33、组电池200、印制电路布线基板34和布线35地构成。盖32具有矩形型的形状。盖32通过将容纳容器31覆盖而容纳上述组电池200等。在容纳容器31及盖32上，虽然未图示，但设置有用于与外部设备等连接的开口部或连接端子等。
组电池200具备多个单电池100、正极侧引线22、负极侧引线23和粘接胶带24。
多个单电池100中的至少1个为第3实施方式所涉及的二次电池。多个单电池100各自如图7中所示的那样以串联的方式电连接。多个单电池100可以以并联的方式电连接，也可以将串联连接及并联连接组合而连接。若将多个单电池100并联连接，则与串联连接的情况相比，电池容量增大。
粘接胶带24将多个单电池100捆紧。代替粘接胶带24，也可以使用热收缩带而将多个单电池100固定。在该情况下，在组电池200的两侧面配置保护片材33，使热收缩带绕圈后，使热收缩带热收缩而将多个单电池100捆扎。
正极侧引线22的一端与组电池200连接。正极侧引线22的一端与1个以上的单电池100的正极电连接。负极侧引线23的一端与组电池200连接。负极侧引线23的一端与1个以上的单电池100的负极电连接。
印制电路布线基板34沿着容纳容器31的内侧面中的一个短边方向的面而设置。印制电路布线基板34具备正极侧连接器342、负极侧连接器343、热敏电阻345、保护电路346、布线342a及343a、通电用的外部端子350、正极侧布线(正侧布线)348a和负极侧布线(负侧布线)348b。印制电路布线基板34的一个主表面与组电池200的一个侧面相对。在印制电路布线基板34与组电池200之间，夹着未图示的绝缘板。
正极侧引线22的另一端22a与正极侧连接器342电连接。负极侧引线23的另一端23a与负极侧连接器343电连接。
热敏电阻345被固定于印制电路布线基板34的一个主表面上。热敏电阻345检测单电池100各自的温度，并将其检测信号发送至保护电路346中。
通电用的外部端子350被固定于印制电路布线基板34的另一个主表面上。通电用的外部端子350与存在于电池包300的外部的设备电连接。通电用的外部端子350包含正侧端子352和负侧端子353。
保护电路346被固定于印制电路布线基板34的另一个主表面上。保护电路346介由正极侧布线348a与正侧端子352连接。保护电路346介由负极侧布线348b与负侧端子353连接。另外，保护电路346介由布线342a与正极侧连接器342电连接。保护电路346介由布线343a与负极侧连接器343电连接。进而，保护电路346介由布线35与多个单电池100各自电连接。
保护片材33被配置于容纳容器31的长边方向的两个内侧面和介由组电池200与印制电路布线基板34相对的短边方向的内侧面上。保护片材33例如由树脂或橡胶形成。
保护电路346控制多个单电池100的充放电。另外，保护电路346基于由热敏电阻345发送的检测信号、或由各个单电池100或组电池200发送的检测信号，将保护电路346与向外部设备通电用的外部端子350(正侧端子352、负侧端子353)的电连接切断。
作为由热敏电阻345发送的检测信号，例如可列举出检测到单电池100的温度为规定的温度以上的信号。作为由各个单电池100或组电池200发送的检测信号，例如可列举出检测到单电池100的过充电、过放电及过电流的信号。在对各个单电池100检测过充电等时，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，将作为参比电极使用的锂电极插入各个单电池100中。
需要说明的是，作为保护电路346，也可以使用将电池包300作为电源使用的装置(例如电子设备、汽车等)中包含的电路。
另外，该电池包300如上所述具备通电用的外部端子350。因此，该电池包300可以介由通电用的外部端子350将来自组电池200的电流输出到外部设备中，并且将来自外部设备的电流输入到组电池200中。若换言之，则在将电池包300作为电源使用时，来自组电池200的电流通过通电用的外部端子350被供给到外部设备中。另外，在将电池包300进行充电时，来自外部设备的充电电流通过通电用的外部端子350被供给到电池包300中。在将该电池包300作为车载用电池使用时，作为来自外部设备的充电电流，可以使用车辆的动力的再生能量。
此外，电池包300也可以具备多个组电池200。在该情况下，多个组电池200可以以串联的方式连接，也可以以并联的方式连接，还可以将串联连接及并联连接组合而连接。另外，印制电路布线基板34及布线35也可以省略。在该情况下，也可以将正极侧引线22及负极侧引线23作为通电用的外部端子的正侧端子和负侧端子分别使用。
这样的电池包例如被用于在取出大电流时要求循环性能优异的用途。该电池包具体而言例如作为电子设备的电源、固定用电池、各种车辆的车载用电池(包含铁道车辆用电池)被使用。作为电子设备，例如可列举出数码相机。该电池包作为车载用电池特别适宜使用。
第5实施方式所涉及的电池包具备第1实施方式所涉及的活性物质、第2实施方式所涉及的电极、第3实施方式所涉及的二次电池、或第4实施方式所涉及的组电池。因此，能够实现高容量、且大电流性能和循环寿命性能优异的电池包。
(第6实施方式)
根据第6实施方式，提供一种车辆。该车辆搭载有第5实施方式所涉及的电池包。
在第6实施方式所涉及的车辆中，电池包为例如将车辆的动力的再生能量进行回收的电池包。车辆也可以包含将该车辆的动能转换成再生能量的机构(例如regenerator(再生器))。
作为第6实施方式所涉及的车辆的例子，例如可列举出两轮至四轮的混合动力电动汽车、两轮至四轮的电动汽车、助力自行车及铁道用车辆。
第6实施方式所涉及的车辆中的电池包的搭载位置没有特别限定。例如在将电池包搭载于汽车中时，电池包可以搭载于车辆的发动机室、车体后方或座席之下。
第6实施方式所涉及的车辆也可以搭载多个电池包。在该情况下，各个电池包所包含的电池彼此可以以串联的方式电连接，也可以以并联的方式电连接，或还可以将串联连接及并联连接组合而电连接。例如，在各电池包包含组电池时，组电池彼此可以以串联的方式电连接，或也可以以并联的方式电连接，还可以将串联连接及并联连接组合而电连接。或者，在各电池包包含单一的电池时，各个电池彼此可以以串联的方式电连接，也可以以并联的方式电连接，或还可以将串联连接及并联连接组合而电连接。
接着，参照附图对第6实施方式所涉及的车辆的一个例子进行说明。
图8是概略地表示第6实施方式所涉及的车辆的一个例子的局部透视图。
图8中所示的车辆400包含车辆主体40和第5实施方式所涉及的电池包300。图8中所示的例子中，车辆400为四轮汽车。
该车辆400也可以搭载多个电池包300。在该情况下，电池包300所包含的电池(例如单电池或组电池)可以以串联的方式连接，也可以以并联的方式连接，还可以将串联连接及并联连接组合而连接。
图8中，图示出电池包300被搭载于位于车辆主体40的前方的发动机室内的例子。如上所述，电池包300例如也可以搭载于车辆主体40的后方或座席之下。该电池包300可以作为车辆400的电源使用。另外，该电池包300能够将车辆400的动力的再生能量回收。
接着，参照图9对第6实施方式所涉及的车辆的实施方式进行说明。
图9是概略地表示关于第6实施方式所涉及的车辆中的电气系统的控制系统的一个例子的图。图9中所示的车辆400为电动汽车。
图9中所示的车辆400具备车辆主体40、车辆用电源41、作为车辆用电源41的上位控制装置的车辆ECU(ECU：Electric Control Unit；电控制装置)42、外部端子(用于与外部电源连接的端子)43、变换器44和驱动马达45。
车辆400将车辆用电源41搭载于例如发动机室、汽车的车体后方或座席之下。需要说明的是，在图9中所示的车辆400中，对于车辆用电源41的搭载部位概略地进行表示。
车辆用电源41具备多个(例如3个)电池包300a、300b及300c、电池管理装置(BMU：Battery Management Unit)411和通信总线412。
电池包300a具备组电池200a和组电池监视装置301a(例如VTM：VoltageTemperature Monitoring)。电池包300b具备组电池200b和组电池监视装置301b。电池包300c具备组电池200c和组电池监视装置301c。电池包300a～300c为与上述的电池包300同样的电池包，组电池200a～200c为与上述的组电池200同样的组电池。组电池200a～200c以串联的方式电连接。电池包300a、300b及300c能够分别独立地卸下，能够与其他电池包300交换。
组电池200a～200c各自具备以串联的方式连接的多个单电池。多个单电池中的至少1个为第3实施方式所涉及的二次电池。组电池200a～200c分别通过正极端子413及负极端子414进行充放电。
电池管理装置411与组电池监视装置301a～301c之间进行通信，对于车辆用电源41中包含的组电池200a～200c中包含的单电池100，分别收集关于电压及温度等的信息。由此，电池管理装置411收集关于车辆用电源41的维护的信息。
电池管理装置411与组电池监视装置301a～301c介由通信总线412被连接。通信总线412中，1组通信线被多个结点(电池管理装置411和1个以上的组电池监视装置301a～301c)共有。通信总线412例如为基于CAN(Control Area Network：控制局域网)标准而构成的通信总线。
组电池监视装置301a～301c基于来自电池管理装置411的利用通信的指令，测量构成组电池200a～200c的各个单电池的电压及温度。但是，温度可以仅对1个组电池在多个部位进行测定，也可以不测定全部单电池的温度。
车辆用电源41也可以具有切换正极端子413与负极端子414之间的电连接的有无的电磁接触器(例如图9中所示的开关装置415)。开关装置415包含在对组电池200a～200c进行充电时接通(ON)的预充电开关(未图示)及在向负载供给来自组电池200a～200的输出时接通的主开关(未图示)。预充电开关及主开关各自具备通过供给至配置在开关元件的附近的线圈的信号而切换成接通(ON)或断开(OFF)的继电器电路(未图示)。开关装置415等电磁接触器基于控制电池管理装置411或车辆400整体的动作的来自车辆ECU42的控制信号而被控制。
变换器44将输入的直流电压转换成马达驱动用的3相交流(AC)的高电压。变换器44的3相的输出端子与驱动马达45的各3相的输入端子连接。变换器44基于用于控制电池管理装置411或车辆整体的动作的来自车辆ECU42的控制信号而被控制。通过控制变换器44，调整来自变换器44的输出电压。
驱动马达45通过由变换器44供给的电力而转动。通过驱动马达45的转动而产生的驱动力例如介由差动齿轮单元而传递至车轴及驱动轮W。
另外，虽然未图示，但车辆400具备再生制动器机构。再生制动器机构在将车辆400制动时使驱动马达45转动，将动能转换成作为电能的再生能量。由再生制动器机构回收的再生能量被输入至变换器44，转换成直流电流。所转换的直流电流被输入至车辆用电源41。
在车辆用电源41的负极端子414上，连接有连接线L1的一个端子。连接线L1的另一个端子与变换器44的负极输入端子417连接。在连接线L1上，在负极端子414与负极输入端子417之间设置有电池管理装置411内的电流检测部(电流检测电路)416。
在车辆用电源41的正极端子413上，连接有连接线L2的一个端子。连接线L2的另一个端子与变换器44的正极输入端子418连接。在连接线L2上，在正极端子413与正极输入端子418之间设置有开关装置415。
外部端子43与电池管理装置411连接。外部端子43例如可以与外部电源连接。
车辆ECU42响应司机等的操作输入而与包含电池管理装置411的其他管理装置及控制装置一起协调控制车辆用电源41、开关装置415及变换器44等。通过车辆ECU42等的协调控制，控制来自车辆用电源41的电力的输出及车辆用电源41的充电等，进行车辆400整体的管理。在电池管理装置411与车辆ECU42之间，通过通信线，进行车辆用电源41的残余容量等关于车辆用电源41的维护的数据传送。
第6实施方式所涉及的车辆搭载有第5实施方式所涉及的电池包。因此，能够实现在从低温到高温的广的温度范围内行驶性能优异的车辆。
实施例
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，但本发明并不限定于以下记载的实施例。
(实施例1)
正极活性物质中使用了平均二次粒径为5μm的锂镍钴锰氧化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)。相对于正极活性物质90重量％，分别配合作为导电剂的5重量％的乙炔黑、作为粘结剂的5重量％的PVdF。将它们分散到N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中而制备了浆料后，将浆料涂布于厚度为15μm的铝合金箔(纯度99％)的两面上，进行干燥，经由压制工序，制作了每一面的正极材料层(含正极活性物质层)的厚度为38μm、电极密度为2.0g/cm3的正极。
接着，为了合成负极活性物质，将平均粒径为0.1μm的氧化钛粉末(锐钛矿型TiO2)和平均粒径为0.1μm的五氧化铌粉末(含有Nb2O5：纯度99.9％、0.05％的K和0.05％的Ta)按照以摩尔比计成为1：1的方式称量并混合。将该粉末在1000℃下实施20小时热处理。关于所得到的试样，由粉末X射线衍射测定得到衍射图，由利用Rietveld法的晶体结构解析结果确认所合成的试样具有作为目标的单斜晶型的结晶。平均一次粒径为1μm。
Ti与Nb的元素的摩尔比率通过进行ICP分析来得到。ICP分析具体而言暂且将成为试样的活性物质量取到Pt坩埚中，通过碱熔融进行分解，制作了测定溶液。并且，Nb及Ti通过使用内标法的ICP发光分析法(Hitachi High-Tech Science Corporation社制SPS-4000)进行定量测定。其结果是，试样的组成以TiK0.002Ta0.001Nb1.99O7表示。Nb摩尔数相对于Ti摩尔数的比(α/β)为1.99。
将所得到的TiK0.002Ta0.001Nb1.99O7粉末添加到分散有平均纤维直径为20nm、包含由Co、Ni及Fe组成的金属元素的多层碳纳米管(MCNT)的粉末5重量％的水溶液中，搅拌混合而使其均匀地分散。需要说明的是，金属元素重量相对于碳纤维的碳重量的比率(γ/σ)通过上述的方法来测定，为0.001。另外，碳纤维的纤维长相对于纤维直径的比率(纤维长/纤维直径)为200。之后，在该分散液中添加作为粘结剂的纤维素纳米纤维(CeNF)、羧甲基纤维素(CMC)及丁苯橡胶(SBR)和作为导电剂的石墨和乙炔黑(AB)，使用球磨机在转速为1000rpm、并且搅拌时间为2小时的条件下进行搅拌，制作了负极浆料。TiK0.002Ta0.001Nb1.99O7与MCNT与石墨与AB与CeNF与CMC与SBR的配合的重量比率调整为90：2：3：1：1：1：2。将碳纤维的添加比率(碳纤维重量相对于铌钛复合氧化物粒子的重量的比率)示于下述表1中。
通过将所得到的浆料涂布于厚度为15μm的铝箔(纯度99.3％)上，进行干燥，经由加热压制工序，制作了每一面的负极材料层(含负极活性物质层)的厚度为30μm、电极密度为2.7g/cm3的负极。另外，负极材料层的BET比表面积(负极材料层每1g的表面积)为5m2/g。
另一方面，使以纸浆作为原料的厚度为12μm、气孔率为65％、平均纤维直径为1μm的再生纤维素纤维制隔膜与正极接触并覆盖。将负极介由隔膜按照与正极相对的方式重叠，用含负极活性物质层介由隔膜覆盖含正极活性物质层，将它们卷绕成涡旋状而制作了电极组。
通过将该电极组进一步进行压制而成形为扁平状。将电极组收纳在由厚度为0.3mm的由铝合金(Al纯度99％)形成的薄型的金属罐构成的容器中。
另一方面，通过在作为有机溶剂的碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂(体积比率25：25：50)中溶解1.2mol/L的作为锂盐的六氟磷酸锂(LiPF6)而制备了液状的有机电解质(非水电解液)。将该非水电解质注液到容器内的电极组中，制作了具有上述的图1中所示的结构、且厚度为14mm、宽度为62mm、高度为94mm的薄型的非水电解质二次电池。电池的放电容量为10Ah，中间电压(50％放电时的电压)为2.25V。
(实施例2～18及比较例1～6)
除了将摩尔比(α/β)、碳纤维中的金属元素的种类、重量比率(γ/σ)、碳纤维的平均纤维直径、M元素的种类和w、铌钛复合氧化物粒子的平均一次粒径、碳纤维的添加比率(碳纤维/铌钛复合氧化物)如下述表1、2中所示的那样设定以外，与实施例1中说明的同样地操作而制作了薄型的非水电解质二次电池。
(比较例7)
将摩尔比(α/β)、M元素的种类和w及平均一次粒径如表2中所示的那样的铌钛复合氧化物粒子添加到5重量％的蔗糖水溶液中，将它们搅拌后，在80℃下干燥。通过将所得到的前体在氩气氛中550℃下实施6小时热处理，将铌钛复合氧化物粒子的表面用碳层覆盖。碳层为以(γ/σ)为表2中记载的量含有Si、Na及K的碳纤维。将碳纤维的平均纤维直径及碳纤维的添加比率(碳纤维/铌钛复合氧化物)示于表2中。除了将所得到的活性物质代替TiK0.002Ta0.001Nb1.99O7与MCNT的混合物而使用以外，与实施例1同样地操作而制作了负极。
需要说明的是，碳纤维中的金属元素为来源于蔗糖水溶液中含有的杂质的金属元素，另外，推测(γ/σ)的值成为0.2是由于：使用杂质多的原料(蔗糖水溶液)在550℃的低温下进行热处理，结果是杂质没有挥发。
除了使用所得到的负极以外，与实施例1中说明的同样地操作而制作了薄型的非水电解质二次电池。
对于所得到的二次电池，测定在25℃下以1C速率的恒电流用1.5小时充电至3.0V后、以1C速率放电至1.5V时的放电容量。作为循环试验，重复在25℃下以1C速率的恒电流用1.5小时充电至3.0V后、以1C速率放电至1.5V的充放电循环，将容量下降幅度成为20％的循环数设定为循环寿命次数。作为大电流放电性能，求出10C放电容量相对于1C放电容量的容量维持率。将这些测定结果示于下述表3、4中。
Figure BDA0002197170790000301
Figure BDA0002197170790000311
Figure BDA0002197170790000321
Figure BDA0002197170790000331
如由表1～4表明的那样，实施例1～18的电池实现与比较例1～7同等或其以上的电池容量，并且循环寿命和大电流放电性能(10C放电容量维持率)比比较例1～7优异。特别是关于电池容量，实施例2、3、6、10、16优异。关于大电流放电性能，实施例3、9、16得到优异的性能。另外，关于循环寿命，实施例1、3、5、7、9、11、16、17得到优异的性能。
另外，通过实施例3、13～17的比较，获知添加比率在0.1重量％以上且5重量％以下的范围内，添加比率较高时，放电容量、循环寿命、大电流放电性能优异。
若将实施例11、12与碳纤维的平均纤维直径为10nm以上且90nm以下的范围的其他实施例进行比较，则实施例11、12的循环寿命性能优异，处于高水准，另一方面，大电流放电性能停留在70％多。由实施例6、7、8、18的结果可以说，平均一次粒径小时大电流放电性能优异，平均一次粒径大时容易得到优异的循环寿命性能。
比较例1虽然包含满足(1)式、并且平均一次粒径为0.05μm以上且2μm以下的单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子，但是由于不使用碳纤维，所以容量、循环寿命及大电流放电性能与实施例相比差。比较例2由于不但不包含碳纤维，而且铌钛复合氧化物粒子的组成脱离(1)式，所以与比较例1相比容量低。比较例3～5虽然满足(1)式，但是由于(2)式、w及平均一次粒径脱离适当范围，所以容量、循环寿命及大电流放电性能与实施例相比差。另一方面，比较例6由于(1)式、(2)式、w及平均一次粒径脱离适当范围，所以容量、循环寿命及大电流放电性能与实施例相比差。根据在铌钛复合氧化物粒子的表面通过热分解反应而涂敷有碳纤维的比较例7，容量、循环寿命及大电流放电性能与实施例相比差。
将实施例1的负极活性物质的SEM照片示于图10、图11中。如图10中所示的那样，视场内的铌钛复合氧化物粒子500中凝聚的粒子少，包含许多独立的一次粒子。将铌钛复合氧化物粒子500放大的照片是图11中所示的SEM照片。如图11中所示的那样，在铌钛复合氧化物粒子500的表面的至少一部分上附着有碳纳米管501。关于实施例2～18的负极活性物质，也通过SEM观察确认到在铌钛复合氧化物粒子的表面的至少一部分上附着有碳纳米管。
根据以上说明的至少一个实施方式或实施例的活性物质，由于包含满足(1)式、且平均一次粒径为0.05μm以上且2μm以下的单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子、和含有选自由Fe、Co及Ni构成的组中的1种以上的金属元素、满足(2)式、并且平均纤维直径为5nm以上且100nm以下的范围的碳纤维，所以能够提供大电流性能和循环寿命性能优异的电极用活性物质。
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提示出的，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。
此外，可以将上述的实施方式归纳为以下的技术方案。
技术方案1
一种活性物质，其包含：满足下述(1)式、并且能够嵌入脱嵌Li离子的单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子，和
平均纤维直径为5nm以上且100nm以下的范围的碳纤维，所述碳纤维将上述铌钛复合氧化物粒子的表面的至少一部分覆盖，且含有选自由Fe、Co及Ni构成的组中的1种以上的金属元素，并且满足下述(2)式，上述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。
1.5≤(α/β)≤2.5 (1)
1/10000≤(γ/σ)≤1/100 (2)
其中，α为上述铌钛复合氧化物粒子的Nb的摩尔数，β为上述铌钛复合氧化物粒子的Ti的摩尔数，γ为上述碳纤维中的全部金属元素的重量，σ为上述碳纤维的碳重量。
技术方案2
根据技术方案1，其中，上述铌钛复合氧化物粒子包含以LixTiMwNb2±yO7±z表示的单斜晶型的铌钛复合氧化物，其中，0≤x≤5、0≤y≤0.5、-0.3≤z≤0.3、0≤w≤0.01，M为除Ti及Nb以外的至少一种金属。
技术方案3
根据技术方案2，其中，上述M包含选自由K及Ta构成的组中的至少一种金属元素。
技术方案4
根据技术方案2～3中的任一项，其中，上述w满足下述(3)式。
0.001≤w≤0.005 (3)
技术方案5
根据技术方案1～4中的任一项，其中，上述(γ/σ)的值满足下述(4)式。
1.5/10000≤(γ/σ)≤1/1000 (4)
技术方案6
一种电极，其包含技术方案1～5中任一项所述的活性物质。
技术方案7
一种二次电池，其包含正极、含有技术方案1～5中任一项所述的活性物质的负极和非水电解质。
技术方案8
一种电池包，其包含技术方案7所述的二次电池。
技术方案9
根据技术方案8，其进一步具备：通电用的外部端子、和
保护电路。
技术方案10
根据技术方案8或9，其具备多个上述二次电池，
上述二次电池以串联、并联、或将串联及并联组合的方式电连接。
技术方案11
一种车辆，其搭载有技术方案8～10中任一项所述的电池包。
技术方案12
根据技术方案11，其包含将上述车辆的动能转换成再生能量的机构。

Claims (14)

1.一种活性物质，其包含满足下述(1)式、并且能够嵌入脱嵌Li离子的单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子，和
平均纤维直径为5nm以上且100nm以下的范围的碳纤维，所述碳纤维将所述铌钛复合氧化物粒子的表面的至少一部分覆盖，且含有选自由Fe、Co及Ni构成的组中的1种以上金属元素，并且满足下述(2)式；所述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，
1.5≤(α/β)≤2.5 (1)
1/10000≤(γ/σ)≤1/100 (2)
其中，α为所述铌钛复合氧化物粒子的Nb的摩尔数，β为所述铌钛复合氧化物粒子的Ti的摩尔数，γ为所述碳纤维中的全部金属元素的重量，σ为所述碳纤维的碳重量。
2.根据权利要求1所述的活性物质，其中，所述铌钛复合氧化物粒子包含以LixTiMwNb2± yO7±z表示的单斜晶型的铌钛复合氧化物，其中，0≤x≤5、0≤y≤0.5、-0.3≤z≤0.3、0≤w≤0.01，M为除Ti及Nb以外的至少一种金属。
3.根据权利要求2所述的活性物质，其中，所述M包含选自由K及Ta构成的组中的至少一种金属元素。
4.根据权利要求2或3所述的活性物质，其中，所述w满足下述(3)式，
0.001≤w≤0.005 (3)。
5.根据权利要求1～4中任1项所述的活性物质，其中，所述(γ/σ)的值满足下述(4)式，
1.5/10000≤(γ/σ)≤1/1000 (4)。
6.根据权利要求1～5中任1项所述的活性物质，其中，所述单斜晶型的铌钛复合氧化物粒子包含选自由Mg、Al、V、Fe、Mo、Sn及W构成的组中的至少1种。
7.根据权利要求1～6中任1项所述的活性物质，其中，所述碳纤维包含含有所述1种以上金属元素的气相生长碳纤维。
8.一种电极，其包含权利要求1～7中任1项所述的活性物质。
9.一种二次电池，其包含正极、含有权利要求1～7中任1项所述的活性物质的负极和非水电解质。
10.一种电池包，其包含权利要求9所述的二次电池。
11.根据权利要求10所述的电池包，其进一步具备：通电用的外部端子、和
保护电路。
12.根据权利要求10或11所述的电池包，其具备多个所述二次电池，所述二次电池以串联、并联、或将串联及并联组合的方式电连接。
13.一种车辆，其搭载有权利要求10～12中任1项所述的电池包。
14.根据权利要求13所述的车辆，其包含将所述车辆的动能转换成再生能量的机构。
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