CN117720128A - 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 PDFInfo
- Publication number
- CN117720128A CN117720128A CN202310174088.8A CN202310174088A CN117720128A CN 117720128 A CN117720128 A CN 117720128A CN 202310174088 A CN202310174088 A CN 202310174088A CN 117720128 A CN117720128 A CN 117720128A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ltoreq
- active material
- electrode
- battery
- composite oxide
- 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.)
- Pending
Links
- 239000011149 active material Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 108
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 37
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 36
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 36
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 6
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 5
- DYIZHKNUQPHNJY-UHFFFAOYSA-N oxorhenium Chemical compound [Re]=O DYIZHKNUQPHNJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910003449 rhenium oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 85
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 50
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 38
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 35
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 34
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 29
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 26
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 25
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 24
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 21
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 18
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 17
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 16
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 14
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 13
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 12
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 11
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 10
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 10
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 8
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 8
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 8
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 7
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 238000004736 wide-angle X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OBOYOXRQUWVUFU-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Nb+5] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Nb+5] OBOYOXRQUWVUFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 6
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 5
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 4
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 4
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 4
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 4
- 229940058401 polytetrafluoroethylene Drugs 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 4
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 3
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 3
- 239000002228 NASICON Substances 0.000 description 3
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 3
- 238000003991 Rietveld refinement Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 3
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 3
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 3
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 3
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 3
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 3
- XFHGGMBZPXFEOU-UHFFFAOYSA-I azanium;niobium(5+);oxalate Chemical compound [NH4+].[Nb+5].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O XFHGGMBZPXFEOU-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 3
- BWDUFCSALZHSPQ-UHFFFAOYSA-N molybdenum niobium titanium Chemical compound [Ti][Nb][Mo] BWDUFCSALZHSPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910019414 (Li) x Ni Inorganic materials 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018871 CoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZYXUQEDFWHDILZ-UHFFFAOYSA-N [Ni].[Mn].[Li] Chemical compound [Ni].[Mn].[Li] ZYXUQEDFWHDILZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 2
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000005078 molybdenum compound Substances 0.000 description 2
- 150000002752 molybdenum compounds Chemical class 0.000 description 2
- DTSBBUTWIOVIBV-UHFFFAOYSA-N molybdenum niobium Chemical compound [Nb].[Mo] DTSBBUTWIOVIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002822 niobium compounds Chemical class 0.000 description 2
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920008712 Copo Polymers 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 239000002200 LIPON - lithium phosphorus oxynitride Substances 0.000 description 1
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010941 LiFSI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WCMHZFHLWGFVCQ-UHFFFAOYSA-N [Ba].[Mn] Chemical compound [Ba].[Mn] WCMHZFHLWGFVCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NXPZICSHDHGMGT-UHFFFAOYSA-N [Co].[Mn].[Li] Chemical compound [Co].[Mn].[Li] NXPZICSHDHGMGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQPHEVHDBFEJRQ-UHFFFAOYSA-N [Li].P(O)(O)(O)=O Chemical compound [Li].P(O)(O)(O)=O OQPHEVHDBFEJRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKQOMXQAEKRXDM-UHFFFAOYSA-N [Li].[As] Chemical compound [Li].[As] FKQOMXQAEKRXDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OHOIHSTWKIMQNC-UHFFFAOYSA-N [Li].[P]=O Chemical compound [Li].[P]=O OHOIHSTWKIMQNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDQFODAJQFUTJR-UHFFFAOYSA-M [NH4+].[O-]C(=O)C(=O)O[Ti] Chemical compound [NH4+].[O-]C(=O)C(=O)O[Ti] CDQFODAJQFUTJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GAYPVYLCOOFYAP-UHFFFAOYSA-N [Nb].[W] Chemical compound [Nb].[W] GAYPVYLCOOFYAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011530 conductive current collector Substances 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- YHGPYBQVSJBGHH-UHFFFAOYSA-H iron(3+);trisulfate;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O YHGPYBQVSJBGHH-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910000664 lithium aluminum titanium phosphates (LATP) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- SWAIALBIBWIKKQ-UHFFFAOYSA-N lithium titanium Chemical compound [Li].[Ti] SWAIALBIBWIKKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M methyl carbonate Chemical compound COC([O-])=O CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GDXTWKJNMJAERW-UHFFFAOYSA-J molybdenum(4+);tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mo+4] GDXTWKJNMJAERW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- PDKHNCYLMVRIFV-UHFFFAOYSA-H molybdenum;hexachloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Mo] PDKHNCYLMVRIFV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Inorganic materials O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPCMRGJTLPITMF-UHFFFAOYSA-I niobium(5+);pentahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Nb+5] WPCMRGJTLPITMF-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I pentachloroniobium Chemical compound Cl[Nb](Cl)(Cl)(Cl)Cl YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000001420 photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002226 superionic conductor Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。提供能实现高容量的二次电池的活性物质及电极、高容量的二次电池及电池包、以及搭载有该电池包的车辆。根据实施方式，提供包含复合氧化物的活性物质，所述复合氧化物包含含有大小不同的多个氧化铼型块、并且该氧化铼型块至少通过八面体棱共有而不具有周期性地连接的结构。氧化铼型块包含由氧和金属元素构成的八面体结构、并且通过八面体结构的顶点共有而构成。复合氧化物以通式LiaMbNbMocOd表示。其中，M为选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y及Si构成的组中的任一种以上，0≤a≤b+2+3c、0≤b≤1.5、0≤c≤0.5、及2.33≤d/(1+b+c)≤2.50。
Description
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
近年来，作为高能量密度电池，正在积极地开展锂离子二次电池、非水电解质二次电池等二次电池的研究开发。二次电池作为混合动力汽车、电动汽车之类的车辆用电源、或手机基站的无停电电源用等的电源而受到期待。因此，对于二次电池除了要求能量密度以外，还要求快速充放电性能、长期可靠性等其他的性能优异。
作为一般的锂离子电池的负极，可列举出使用石墨等碳质物作为活性物质的碳系负极。使用了碳系负极的电池若反复快速充放电，则在电极上产生金属锂的枝晶析出，担心因内部短路而引起发热、起火。于是，开发了一种电池，其中，代替碳质物通过将金属复合氧化物用于负极，从而提高了负极工作电位。例如，负极中使用了尖晶石型锂钛复合氧化物Li4Ti5O12的电池由于平均工作电位高达1.55V(vs.Li/Li+)，因此没有进行Li枝晶的析出，因此能够进行稳定的快速充放电，并且由于在不易产生电解液的还原副反应的电位下工作，因此与使用了碳系负极的电池相比寿命也长。但是，就负极中使用了Li4Ti5O12的电池而言，活性物质材料的理论容量低至175mAh/g，与具备碳系负极的电池相比存在能量密度低的课题。
于是，研究了单斜晶型铌钛氧化物TiNb2O7。其是以锂的氧化-还原电位作为基准在1V(vs.Li/Li+)附近具有工作电位并且显示出高容量的活性物质材料。因此，对于体积能量密度，期待得到超过碳系负极的能量密度。然而，为了使电动车辆正式普及，从续航距离的提高等观点出发锂离子二次电池的能量密度被期望在今后进一步提高，期望开发进一步高容量的快速充电电池。
发明内容
实施方式的目的是提供能够实现高容量的二次电池的活性物质及电极、高容量的二次电池及电池包、以及搭载有该电池包的车辆。
根据实施方式，提供一种活性物质，其包含复合氧化物，所述复合氧化物包含含有大小不同的多个氧化铼型块、并且该氧化铼型块通过至少八面体棱共有而不具有周期性地连接的结构。氧化铼型块包含由氧和金属元素构成的八面体结构、并且通过八面体结构的顶点共有而构成。复合氧化物以通式LiaMbNbMocOd表示。其中，M为选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y及Si构成的组中的任一种以上，0≤a≤b+2+3c、0≤b≤1.5、0≤c≤0.5、及2.33≤d/(1+b+c)≤2.50。
根据另一实施方式，提供一种电极，其包含上述活性物质。
根据又一实施方式，提供一种二次电池，其具备正极、负极和电解质。正极或负极为上述的电极。
根据再一实施方式，提供一种电池包，其具备上述二次电池。
此外，根据实施方式，提供一种车辆，其具备上述电池包。
根据上述实施方式，可提供能够实现高容量的二次电池的活性物质及电极、高容量的二次电池及电池包、以及搭载有该电池包的车辆。
附图说明
图1是表示实施方式的活性物质所包含的复合氧化物可包含的晶体结构的一个例子的示意图。
图2是表示实施方式的活性物质所包含的复合氧化物所包含的晶体结构的一个例子的示意图。
图3是概略地表示实施方式的二次电池的一个例子的截面图。
图4是将图3中所示的二次电池的A部放大而得到的截面图。
图5是示意性表示实施方式的二次电池的其他例子的局部缺口立体图。
图6是将图5中所示的二次电池的B部放大而得到的截面图。
图7是概略地表示实施方式的组电池的一个例子的立体图。
图8是概略地表示实施方式的电池包的一个例子的分解立体图。
图9是表示图8中所示的电池包的电气电路的一个例子的框图。
图10是概略地表示实施方式的车辆的一个例子的局部透视图。
图11是概略地表示实施方式的车辆中的关于电气系统的控制系统的一个例子的图。
图12是表示实施例1中的活性物质的复合氧化物的通过广角X射线散射测定而得到的光谱的图表。
图13是表示实施例2中的活性物质的复合氧化物的通过广角X射线散射测定而得到的光谱的图表。
图14是表示实施例3中的活性物质的复合氧化物的通过广角X射线散射测定而得到的光谱的图表。
图15是表示比较例1中的活性物质的复合氧化物的通过广角X射线散射测定而得到的光谱的图表。
图16是将实施例1-3及比较例1中的活性物质的复合氧化物的通过广角X射线散射测定而得到的光谱放大的图表。
图17是表示实施例1-3及比较例1中的首次充放电曲线的图表。
[符号说明]
1…电极组、2…外包装构件、3…负极、3a…负极集电体、3b…负极活性物质含有层、4…隔膜、5…正极、5a…正极集电体、5b…正极活性物质含有层、6…负极端子、7…正极端子、10…晶体结构、10a…八面体、10b…四面体、11…晶体结构、11a…八面体、11b…四面体、18…金属元素、19…氧元素、21…汇流条、22…正极侧引线、23…负极侧引线、24…粘接胶带、31…容纳容器、32…盖、33…保护片材、34…印制电路布线基板、35…布线、40…车辆本体、41…车辆用电源、42…电控制装置、43…外部端子、44…变换器、45…驱动马达、100…二次电池、200…组电池、200a…组电池、200b…组电池、200c…组电池、300…电池包、300a…电池包、300b…电池包、300c…电池包、301a…组电池监视装置、301b…组电池监视装置、301c…组电池监视装置、342…正极侧连接器、343…负极侧连接器、345…热敏电阻、346…保护电路、342a…布线、343a…布线、350…通电用的外部端子、352…正侧端子、353…负侧端子、348a…正极侧布线、348b…负极侧布线、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、415…开关装置、416…电流检测部、417…负极输入端子、418…正极输入端子、L1…连接线、L2…连接线、W…驱动轮。
具体实施方式
为了得到高容量材料，优选选定载流子离子(例如锂离子)嵌入时的电荷补偿量大的材料。因此，作为进一步高容量的化合物，例如可采用包含6价的元素即钼元素(Mo)的复合氧化物。但是，作为钼-铌复合氧化物材料，关于钼含有比多的材料未见到电池材料的报道。
以下，参照附图对实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，对于发挥同一或类似的功能的构成要素在全部附图中标注同一参照符号，省略重复的说明。需要说明的是，各图是有助于实施方式的说明和其理解的示意图，其形状、尺寸、比等存在与实际的装置的不同点，但它们可以参考以下的说明和公知的技术而适当进行设计变更。
(第一实施方式)
根据第一实施方式，提供一种活性物质，其包含复合氧化物，所述复合氧化物包含含有大小不同的多个氧化铼型块的结构。氧化铼型块通过至少八面体棱共有而不具有周期性地连接。氧化铼型块包含由氧和金属元素构成的八面体结构。此外，氧化铼型块通过八面体结构的顶点共有而构成。上述复合氧化物以通式LiaMbNbMocOd表示。在通式中，M为选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y及Si构成的组中的至少一种。式中的各下标分别满足0≤a≤b+2+3c、0≤b≤1.5、0≤c≤0.5、及2.33≤d/(1+b+c)≤2.50。
此外，上述下标b可以在0≤b≤1.4的范围内。
所述活性物质可以为电池用活性物质。该活性物质例如可以为锂离子电池、非水电解质电池等二次电池的电极中使用的电极活性物质。更具体而言，活性物质例如可以为二次电池的负极中使用的负极活性物质。
通过使用以上述通式LiaMbNbMocOd(元素M及各下标如上所述；以下省略)表示、具有包含上述的氧化铼型的块结构的结构的复合氧化物作为电极活性物质，能够实现高容量的二次电池。
<晶体结构>
第一实施方式的活性物质所包含的复合氧化物对应于具有包含铌的氧化物材料中的结晶相即Wadsley-Roth相的结构的氧化物材料的一部分。关于Wadsley-Roth相，报道了对于组成中的氧O与金属元素M之比，将氧的原子数及金属元素的原子数分别设定为AO及AM，在2.33≤AO/AM≤2.65的范围内取晶体结构。例如在TiNb2O7的情况下成为AO/AM＝2.33的还原侧的晶体结构。
这里，所谓还原是指结构内的氧的比例低。Wadsley-Roth相采取以下晶体结构：氧-金属的八面体的顶点共有结构形成氧化铼型的块结构，通过块共有八面体的棱、或四面体加入其间并顶点共有，从而氧化铼型的块(ReO3型块)沿二维方向连接。还原侧的晶体结构采取氧化铼型的块的尺寸小的结构。氧化铼型的晶体结构虽然具有能够嵌入许多Li的空隙，但由于为对称性高的晶体结构，因此在Li嵌入时难以为了消除电荷排斥而金属元素与氧元素的键合长发生变化。因此，氧化铼型的晶体结构可以说是通过Li嵌入时的电荷排斥而Li嵌入受到制约的结构。这里，制成还原侧的晶体结构由于AO/AM变小，因此结构内的氧数减少，所以氧化铼型的块的尺寸变小。其结果是，可成为在Li嵌入时能够因金属元素与氧元素的键合长的变化而发生体积膨胀的晶体结构。因此，通过包含氧化铼型的晶体结构而具有广的空隙，并且对于Li嵌入时的结构变化也没有制约，因此能够实现大量的Li的嵌入。
关于第一实施方式的活性物质所包含的复合氧化物，也如TiNb2O7那样通过采取还原侧的晶体结构，能够在晶体结构内更多地嵌入锂(Li)，得到可逆容量大的晶体结构。即，所述复合氧化物的晶体结构为属于由除了铌以外还包含钼及金属元素M的三元素构成的Wadsley-Roth相的还原侧的晶体结构。
将通式LiaMbNbMocOd所表示的复合氧化物可包含的晶体结构的一个例子的示意图示于图1中。该例子为作为构成元素而包含的氧O的原子数AO相对于金属元素M的原子数AM之比成为AO/AM＝2.50的晶体结构。在图1中，对于沿着c轴方向观察该晶体结构而得到的[001]方向的单位晶格进行表示。晶体结构的空间群标记属于I-4，空间群编号以82归属。这里所谓的空间群与国际晶体学表(International Tables for crystallography)、具体而言该资料的Vol.A：空间群对称性(Space-group symmetry)(第二联机版(2016)；ISBN：978-0-470-97423-0、doi：10.1107/97809553602060000114)的内容相对应。其中，空间群也可以通过P4(空间群编号75)、I4(空间群编号79)、P-4(空间群编号81)、P42/n(空间群编号86)、I4/m(空间群编号87)、P4nc(空间群编号104)、P-421c(空间群编号114)、P-4n2(空间群编号118)之类的与I-4(空间群编号82)类似的具有四次对称轴或四次反轴的简单立方晶格的归属来进行说明，在通过组成比的调整而与计量组成比偏离、或因有与异相的混合存在而在结构中产生应变的情况下有时可发生变化。在晶体结构10内包含由金属元素18和氧元素19分别构成的八面体10a及四面体10b。八面体10a通过顶点共有彼此连结而构成氧化铼型的块(ReO3型块)。关于块的尺寸，八面体10a成为3个×3个＝9个。氧化铼型的九连块通过共有八面体10a的棱、或共有四面体10b的顶点而沿a轴方向及b轴方向形成平面。通过包含该9个八面体10a的平面在c轴侧也通过八面体棱共有或四面体顶点共有而多个连结，从而构成晶体结构。
将通式LiaMbNbMocOd所表示的复合氧化物可包含的晶体结构的其他例子的示意图示于图2中。图2表示从ReO3块的层叠方向观察的结构。在晶体结构11中，由粗线围成的ReO3块(例如块15a)与仅以细线表示的ReO3块(例如块15d)的配置金属元素18的平面不同。该例子的特征在于不具有结构周期性。尺寸不同的块按照Wadsley-Roth相的排列方式连接而存在。块的一边在小的块中为2个，在大的块中为6个。例如，块15a由3个×3个的八面体11a构成，块15b由2个×3个的八面体11a构成，块15c由2个×4个的八面体11a构成，块15d由2个×2个的八面体11a构成，块15e由3个×6个的八面体11a构成，块15f由5个×3个的八面体11a构成，块15g由4个×4个的八面体11a构成。这些尺寸可以根据基于元素M、Nb、Mo的混合存在状态的金属/氧比而自由调整，没有限定。大多数可通过八面体棱共有17而连接，但可在一部分中也包含基于四面体11b的四面体顶点共有。与图1相比通过四面体变少，四面体的顶点连接替换成八面体的棱连接，从而八面体棱共有的数目增加，因此八面体晶格应变增加。通过八面体的晶格应变大，从而由Li嵌入时的键合长的变化引起的结构缓和变得容易，变得能够增加Li嵌入量。进而，由于不具有周期结构地包含八面体棱共有，因此即使是在增加Li嵌入量的状态下也维持骨架的非对称性。因此，就图2的晶体结构而言，与图1的晶体结构相比可逆容量进一步提高。因此，通过在活性物质中包含图2的晶体结构，能够提高容量。
在图2的晶体结构中，可以通过ReO3型块的尺寸和八面体棱共有或四面体顶点共有的连接数的变化来调整因组成比的变化而变化的金属/氧的比率。因此，可以通过组成比来变更氧/金属的比率，可以在通式LiaMbNbMocOd的组成范围内自由地调整。
钼元素(Mo)不仅6价而且也能够以4价或5价的状态摄入晶体结构中。Mo的价数以根据图1或图2中所示的晶体结构中的Mo元素以外的金属元素的混合存在量和氧量来调整电荷平衡的形式来决定。就6价的元素而言，由于与Ti等M元素的Li嵌入时的电荷补偿成为3电子反应，因此能够提高可嵌入的Li的理论容量。4价或5价的状态的元素以对Mo元素的d带供给电子的形式被配置于晶体结构内。因此，通过包含4价或5价的Mo元素能够使导电性变化而提高电池性能。已知包含钼的Wadsley-Roth相的工作电位变高(变贵)。如果以含有钛及铌的氧化物彼此进行比较，则例如，就作为第一实施方式的一个方案的钛-铌-钼复合氧化物而言，通过具有以高浓度包含钼元素的晶体结构，与TiNb2O7相比能够提高工作电位。由此，由于工作电位成为电解液的还原副反应少的电位区域，因此能够发挥高的寿命性能。
Mo的价数有时可以以比由图1或图2的晶体结构和氧量与金属元素的平衡估算出的价数高的状态包含于晶体结构内。该情况下，推定为了调整电荷平衡，阳离子空穴形成于晶体结构内而包含于结构内。通过在结构内包含阳离子空穴而活性物质的电子导电性改善，由此能够提高电池性能。另一方面，由于阳离子空穴具有将Li局部地捕捉到结构内的效果，因此过多的阳离子空穴从阻碍固体内的Li移动的观点考虑不优选。
此外，就所述活性物质而言，通过比理想的组成少地设定Mo元素的量，还能够形成氧缺损。通过形成氧缺损而活性物质的电子导电性提高，由此能够提高电池性能。另一方面，过多的氧缺损量会引起Li的电荷排斥。因此，过多的氧缺损量会阻碍Li的移动，因此不优选。
在通式LiaMbNbMocOd中，下标d反映了阳离子空穴及氧空穴的量。
图2中所示那样的结构可以通过后述的使用了扫描透射电子显微镜的利用高角环形暗场法的观察来确认。此外，关于复合氧化物中包含的图1及图2中分别所示的晶体结构的组成的状态，可以基于使用了Cu-Kα线源的粉末X射线衍射的衍射图(衍射光谱)来估算。在基于使用了Cu-Kα线源的粉末X射线衍射的衍射光谱中，对于2θ＝25.05±0.25°的范围内出现的最强度峰P1的峰强度I1与2θ＝24.00±0.2°的范围内出现的最强度峰P2的峰强度I2的强度比，表示复合氧化物中的图1的晶体结构与图2的晶体结构的混合存在的程度。
峰P2的位置由于在图1及图2各自的晶体结构之间在层叠轴方向长度上没有大的差异，因此不会较大变化，由于峰的位置重叠，因此在表观上看上去以一个峰存在。另一方面，关于图1的结构的主峰出现在2θ＝25.4±0.10的位置处并归属于(420)面，但通过晶体结构的变化，在图2的结构中沿着ReO3块的平面方向的表观的基于平均周期的主峰位置向低角方向变化。在I1/I2≤0.1的情况下，意味着复合氧化物的晶体结构主要由图1的结构构成。在I1/I2>0.1的情况下，意味着至少一部分晶体结构变化成图2的晶体结构。此外，在I1/I2≥1的情况下，可处于图2的结构占复合氧化物的晶体结构的大部分的状态。
通式LiaMbNbMocOd所表示的复合氧化物作为金属元素除了Nb元素及Mo元素以外，可以进一步包含与它们不同的元素M。图2中的结构伴随着由电荷补偿引起的氧/金属的组成比的变化，通过ReO3型块的尺寸的变化和连接部的八面体棱共有及四面体顶点共有的变化能够维持结构。Mo元素可以在4价～6价的范围内调整结构中的价数而包含于结构内。此外，所述活性物质如上所述在结构内制作氧缺损、阳离子空穴也容易。因此，结构中的电荷平衡的调整的自由度高，由此对于元素M，可以自由地选择。作为M元素，可以选择选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y、Zr及Si构成的组中的至少1种。在上述通式中，下标b例如可满足0<b。
上述M元素例如可作为构成上述的四面体、八面体的金属元素而包含于晶体结构内。此外，M元素可以以不包含于复合氧化物的晶体结构中的形态存在于活性物质中。
例如钒(V)及磷(P)的元素可以作为5价元素而包含于晶体结构内。钛(Ti)、锆(Zr)及硅(Si)可以作为4价的元素而包含于结构内。铁(Fe)、铬(Cr)、铝(Al)、铋(Bi)、锑(Sb)、硼(B)、砷(As)、钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)及钇(Y)可以作为3价的元素被摄入晶体结构内。镁(Mg)及钙(Ca)可以作为2价的元素被摄入晶体结构内。钾(K)及钠(Na)可以作为1价的元素被摄入晶体结构内。这些元素中，4价的元素由于与3价以下的元素相比电荷高，因此能够不降低结构内的氧/金属比地包含许多，能够提高结构内的Mo比率，因此优选。特别是钛(Ti)元素是在结构内能够最多地包含的元素，由于离子半径接近5价的Nb元素，因此容易被摄入结构内，在M元素中最优选。
钽(Ta)可以作为5价的元素来置换Nb元素。Ta及Nb由于在周期表上相当于同族的元素，因此物理及化学性质类似。因此，即使将Nb用Ta置换，也能够得到同等的电池性能。
钨(W)可以作为6价的元素来置换Mo元素的一部分。已知一般含有W的Wadsley-Roth相由于固体内Li扩散速度快，因此速率性能高。因此，包含W能够进一步提高活性物质的速率性能。
<活性物质粒子>
第一实施方式的活性物质例如可采取粒子的形态。即，所述活性物质可由以通式LiaMbNbMocOd表示、包含上述的晶体结构的复合氧化物的粒子构成。活性物质可以为单独的一次粒子、多个一次粒子凝聚而成的二次粒子、或它们的混合物。
所述活性物质的平均一次粒径优选为10μm以下，更优选为5μm以下，进一步优选为3μm以下。若活性物质的平均一次粒径小，则由于一次粒子内的锂离子的扩散距离短，因此存在锂离子扩散性提高的倾向。此外，若活性物质的平均一次粒径小，则由于反应面积增加，因此存在活性物质与锂离子的反应性提高、锂离子嵌入脱嵌反应提高的倾向。
所述活性物质的平均二次粒径优选为1μm以上且50μm以下。通过将活性物质的平均二次粒径设定为该范围，能够提高电极制造时的生产率，并且能够得到良好的性能的电池。该平均二次粒径是指在通过激光衍射式的粒度分布测定装置而求出的粒度分布中体积累积值成为50％的粒径。
活性物质的BET比表面积优选为3.0m2/g以上且120m2/g以下，更优选为4.0m2/g以上且110m2/g以下。若使用比表面积高的活性物质，则能够提高电池的放电速率性能。此外，若使用比表面积低的活性物质，则能够提高电池的寿命性能，在第二实施方式中后述的电极的制造工序中，能够使包含活性物质的浆料的涂装性变得良好。
BET比表面积是指通过氮BET(Brunauer、Emmet and Teller)法而求出的比表面积。基于该氮BET法的求出比表面积的方法在后段中详述。
<制造方法>
第一实施方式的活性物质可以如下述那样进行制造。
(液相合成)
复合氧化物的制造没有特别限定，但例如可以通过固相反应法、溶胶凝胶法、水热合成法等方法来合成。作为该一个例子对使用了溶胶凝胶法的钛-铌-钼复合氧化物(即，元素M＝Ti)的制造方法进行记载。
作为起始原料，使用钛化合物、铌化合物、钼化合物。作为钛化合物，例如可列举出四异丙醇钛、硫酸氧钛、氯化钛、草酸钛铵及其水合物、氢氧化钛、氧化钛。作为铌化合物，例如可列举出氯化铌、草酸铌铵及其水合物、氢氧化铌、氧化铌。作为钼化合物，例如可列举出氯化钼、钼酸铵及其水合物、氢氧化钼、氧化钼。在作为元素M选择Ti以外的元素或与Ti一起选择其他的元素的情况下，用含有所选择的元素M的化合物适当置换上述钛化合物或并用。
起始原料优选事先溶解于纯水、或酸中而制成溶解液。通过溶液化而能够得到各元素均质地混合的干燥凝胶，因此能够提高反应性。在无法溶解于纯水的情况下，使用酸来进行溶解。
作为为了使原料溶解而使用的酸，例如可列举出柠檬酸、草酸，从溶解性的观点出发优选使用草酸。例如在使用草酸的情况下，优选设定为0.5M以上且1M以下的浓度。在溶解时，为了缩短反应时间，优选使用70℃以上的温度。
在原料的溶解困难的情况下，制成分散液也能够推进反应。关于该情况的分散液中包含的原料的平均粒径，可以为3μm以下、更优选为1μm较佳。对于各化合物制备调整为规定的组成比的溶液(或分散液)后，一边将溶液加热、搅拌一边利用氨水溶液进行中和，进行pH的调整。通过pH调整而得到凝胶液。通过将pH设定为5以上且8以下，能够形成均质地包含各原料的凝胶，由此，能够取得烧成时的反应性良好的干燥凝胶。
接着，通过将凝胶液加热至沸点附近为止而使水分蒸发而进行凝胶化。进行凝胶化后，通过进一步使水分蒸发而进行干燥，取得干燥凝胶。在凝胶化及干燥时，例如能够将溶液总量蒸发浓缩而得到干燥凝胶。将溶液总量蒸发浓缩而制造的干燥凝胶优选通过在烧成前进行粉碎而将平均粒径减小至10μm以下、更优选5μm以下为止。由此能够减小烧成后的粒径。将所得到的干燥凝胶进行烧成。
在使溶剂蒸发而凝胶化及取得干燥凝胶的工序中，更优选使用喷雾干燥机。通过喷雾，能够形成微小的溶胶溶液的液滴。通过以微小的液滴的状态使其干燥，能够防止溶剂干燥时进行的粒子凝聚而使其干燥，因此能够使干燥后的粒径更小，并且使粗大粒子减少。由此能够提高前体的烧成时的反应的均质性，并且还能够抑制烧成时的粒子的凝聚。喷雾干燥时的干燥温度优选为100℃以上且200℃以下。
在干燥凝胶的烧成时，以200℃以上且500℃以下、烧成时间1小时以上且10小时以下进行临时烧成。由此能够使多余的有机成分烧掉，因此能够提高正式烧成时的反应性。
正式烧成优选设定为600℃以上且800℃以下的烧成温度、以烧成时间1小时以上且10小时以下来实施。通过以这样的温度范围进行烧成，能够抑制钼的升华，同时取得目标相。
烧成后的粉末有时可通过形成凝聚体而平均粒径高。该情况下，优选通过进行粉碎而调整规定的平均粒径。
实施机械粉碎后的粉末有时表面可变化为无定型状。该情况下，在作为电池用活性物质使用时会产生Li嵌入、脱嵌时的过电压，因此有时可使副反应增加。因此，优选再次实施退火处理。退火温度为正式烧成温度以下，优选设定为500℃以上且800℃以下。
<各种测定方法>
以下，对活性物质的测定方法进行说明。具体而言，对复合氧化物的确认、活性物质粒子的平均粒径的测定及活性物质的比表面积的测定进行说明。
在将电池的电极中包含的活性物质作为试样的情况下，通过以下的方法进行前处理，准备测定试样。首先，将电池设定为完全放电状态。接着，在氩气氛下的手套箱中将电池分解，将电极取出。接着，将取出的电极使用碳酸乙甲酯等溶剂进行洗涤。在每次所实施的测定中进一步进行加工，准备适宜形态的试样。
(复合氧化物的确认)
活性物质包含具有上述的晶体结构并且以通式LiaMbNbMocOd所表示的复合氧化物的确认可以通过将广角X射线衍射(XRD)法、高角环形暗场(High Angle Annular Dark-Field；HAADF)法、以及电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma：ICP)发光分析法及不活泼气体溶解-红外线吸收分光法组合来进行。通过广角XRD法及HAADF法可以求出晶体结构，通过ICP发光分析法及不活泼气体溶解-红外线吸收分光法可以求出元素组成。此外，在通过XRD测定而得到的光谱中，可以判断上述的主峰的强度比(I1/I2)。元素的价数测定例如可以通过使用特性X射线的光电子分光法(X-ray photoelectron spectroscopy；XPS)来实施。
XRD测定如下那样进行。首先，将活性物质粒子充分粉碎，得到粉末状试样。粉末状试样的平均粒径优选设定为20μm以下。该平均粒径可以通过激光衍射式粒度分布测定装置来求出。
接着，将该粉末状试样填充于玻璃试样板的保持器部分中，使其表面变得平坦。作为玻璃试样板，例如可以使用保持器部分的深度为0.2mm的试样板。
接着，将该玻璃试样板设置于粉末X射线衍射装置中，使用Cu-Kα射线来测定XRD光谱。具体的测定条件例如设定为如下所述：
X射线衍射装置：Rigaku corporation制SmartLab
X射线源：CuKα射线
输出功率：40kV，200mA
包装测定名称：通用测定(集中法)
入射并行狭缝开口角：5°
入射长度限制狭缝长度：10mm
受光PSA：无
受光并行狭缝开口角：5°
单色化法：Kβ滤光片法
测定模式：连续
入射狭缝宽度：0.5°
受光狭缝宽度：20mm
测定范围(2θ)：5～70°
采样幅度(2θ)：0.01°
扫描速度：1°～20°/分钟。
像这样操作，得到活性物质所涉及的XRD光谱。在该XRD光谱中，横轴表示入射角(2θ)，纵轴表示衍射强度(cps)。扫描速度可以在XRD光谱的主峰的计数数成为5万计数以上且15万计数以下那样的范围内进行调整。
在将电池的电极中包含的活性物质作为试样的情况下，将进行上述的前处理而得到的洗涤后的电极切断成与玻璃试样板的保持器的面积大致相同的面积，作为测定试样。
接着，将所得到的测定试样直接贴附于玻璃保持器上，进行XRD测定。
XRD光谱中的峰强度的导出通过下述的方法来实施。光谱上的峰高度(Signal＝S)与噪声(Noise＝N)的比率(S/N比)按照不对峰强度的算出造成影响的方式充分增大。通过适当的函数来估算扣除背景后，将相当于Kα2射线的峰估算扣除。背景例如可以通过Sonneveld-Visser法、样条函数法、背景函数法等方法来估算。Kα2射线的除去通过Rachinger法、Ladell法来实施。对于经处理的光谱，将2θ＝20°～30°的范围内包含的峰全部确定后，利用最小二乘法实施峰拟合。对于峰函数，例如使用伪福格特函数。在峰的算出时，在来源于其他混合的活性物质、导电剂、集电体等电池构件的峰重叠的情况下，要注意将相当于各自的峰排除。例如，对于集电体、导电剂及粘合剂等可包含于电极中的除活性物质以外的材料使用XRD进行测定，把握来源于它们的XRD图案。接着，在测定试样中认为来源于活性物质的峰与其他材料的峰存在重叠的峰的情况下，将活性物质以外的材料的峰分离。像这样操作而得到将活性物质所包含的晶体结构所涉及的主峰分离的XRD光谱。基于主峰的峰顶位置来判别峰P1及P2，求出它们的峰强度比I1/I2。
为了进一步严密地确认所测定的试样所包含的晶体结构是否归属于上述的图1的正方晶型的晶体结构，使用里特沃尔德(Rietveld)法。作为解析程序，例如使用RIETAN-FP，通过对于作为可靠性因子的Rwp值确认至少成为20％以下、更优选成为15％以下来查明。此时，存在包含杂质的峰，在与作为解析目的的相重复的情况下有时使解析精度恶化。该情况下，对于明显与杂质来源的峰重复的部位，优选进行从解析范围除外的解析的方法。但是，关于在试样中包含第一实施方式的活性物质以外的材料的情况、试样的取向性显著高的情况、混合存在粗大粒子的情况，由于强度比发生变化，因此并不限于此，通过确认归属于晶体结构的全部峰的位置、相对强度没有矛盾来查明结构。此外，若处于光谱的强度低且背景强度低的状态则有时Rwp值变小，可靠性因子对于其绝对值不具有意义，对于在一定的测定条件下相对地判断拟合的好坏具有意义。
关于使用了RIETAN-FP的解析方法，例如在非专利文献“粉末X射线解析的实际”初版(2002年)日本分析化学会X射线分析研究恳谈会编、中井泉、泉富士夫编著(朝仓书店)的第9章“使用RIETAN-FP看看”中有详细说明。
需要说明的是，RIETAN-FP为在其开发者的互联网上的网页(http：//fujioizumi.verse.jp/)中免费发布的(2022年8月现在)Rietveld解析用程序。
图2的结构由于不具有结构的周期性，因此难以通过XRD测定来实施解析。为了查明图2的结构，优选直接观察微细结构。观察可以通过使用了扫描透射电子显微镜(Scanning Transmission Electron Microscope；STEM)的利用高角环形暗场(High AngleAnnular Dark-Field；HAADF)法的观察来实施。从提高测定分辨率的观点出发，优选使用球面像差修正。通过从与ReO3型块垂直的方向取得原子像(10nm×10nm)，确认构成ReO3块的金属元素的位置关系，能够查明其结构。
试样中包含的活性物质粒子中的各元素的含量关于金属元素可以通过ICP发光分析法来查明。关于O元素，可以通过不活泼气体溶解-红外线吸收分光等方法来定量，但严密的定量困难。
对于电极中包含的活性物质粒子，在上述的前处理后，进一步进行下述的处理。从洗涤后的电极中，例如从电极的集电体剥离包含活性物质的构件(例如第二实施方式中说明的活性物质含有层)。将从电极剥离的部分在大气中进行短时间加热(500℃下1小时左右)，使粘合剂成分、碳等无用的部分烧掉。之后，通过进行ICP发光分析等，可以对各元素的含量进行定量。
利用XPS法的复合氧化物所包含的金属元素的价数的测定可以如下那样实施。对于测定所用的X射线，从检测深度深而能够测定与主体更近的状态的方面出发，优选使用硬X射线。使用硬X射线的分光方法也被称为HAXPES。通过确认各元素的窄光谱的键能的位置，能够判定价数。例如，关于Ti元素，在459.0±0.4eV下观察到来源于Ti2p3/2的4价的峰。关于Mo元素，在232.2±0.4eV下观察到来源于Mo3d5/2的6价的峰。关于Nb元素，在207.5±0.4eV下观察到来源于Nb3d5/2的5价的峰。在包含低价数元素的情况下，可以通过在比之前的价数低的能量位置处检测到峰来判别。特别是Mo元素有可能包含5价以下的价数。
按照元素价数不发生变化的方式非破坏地进行样品测定。因此，对于电极中包含的复合氧化物的测定不进行材料抽出而将电极作为试样。注意防止样品的测定中的充电对峰位置造成影响而进行测定。为了消除由充电产生的峰的位移，优选测定完全放电状态的电极。在电极中包含导电剂的情况下，能够减少充电。长时间的X射线照射对试样造成损伤也会使元素价数发生变化，因此要注意。此外，在不同结构的材料混合存在的情况下，有可能由于结合状态的变化而峰发生位移，因此注意不要与价数的变化混同。在不同价数的元素混合存在的情况下，即在多个峰中光谱混合存在的情况下，将光谱通过最小二乘拟合而分离，可以由所分离的峰的面积比来推定混合存在比。
需要说明的是，通式LiaMbNbMocOd中下标a所表示的Li的含有比例根据活性物质中使用复合氧化物的电极的充电状态而发生变化。例如就负极中包含的复合氧化物而言，伴随着电池的充电而Li嵌入，下标a增加，伴随着放电而Li脱嵌，下标a减少。
(平均粒径的测定)
活性物质的平均一次粒径可以通过使用了扫描型电子显微镜(ScanningElectron Microscope：SEM)的观察来求出。具体而言，利用SEM观察的平均一次粒径可以通过以下的方法来算出。
首先，在通过SEM观察而得到的SEM图像的一次粒子中，测定最长轴的部分的长度和最短轴的部分的长度，将它们的相加平均值设定为一次粒径。以任意选出的100个粒子进行该一次粒径的测定，将它们的平均值设定为平均一次粒径。
活性物质的平均二次粒径可以由使用激光衍射式的粒度分布测定装置而测定的度分布来求出。作为进行该粒度分布测定时的试样，使用按照活性物质的浓度成为0.1质量％至1质量％的方式用N-甲基-2-吡咯烷酮稀释而得到的分散液。将在所得到的粒度分布中体积累积值成为50％的粒径设定为平均二次粒径。
(BET比表面积的测定)
关于活性物质粒子的BET比表面积可以通过以下的方法来求出。
首先，作为试样，采集4g的活性物质。接着，将测定装置的评价用电池在100℃以上的温度下用15小时使其减压干燥，进行脱气处理。作为评价用电池，例如可以使用1/2英寸的电池。接着，将试样设置于测定装置中。作为测定装置，例如可以使用岛津制作所-Micromeritics公司制TriStarII3020。接着，在77K(氮的沸点)的氮气中，一边使氮气的压力P(mmHg)慢慢提高，一边在各压力P下测定试样的氮气吸附量(mL/g)。接着，将压力P(mmHg)除以氮气的饱和蒸气压P0(mmHg)而得到的值设定为相对压力P/P0，通过将相对于各相对压力P/P0的氮气吸附量进行标绘而得到吸附等温线。接着，由该氮吸附等温线和BET式算出BET标绘，利用该BET标绘而得到比表面积。需要说明的是，对于BET标绘的算出，使用BET多点法。
第一实施方式的活性物质包含复合氧化物，所述复合氧化物包含含有由氧和金属元素构成的八面体结构通过顶点共有而构成的氧化铼型块的结构，以通式LiaMbNbMocOd表示。在上述结构中，大小不同的多个氧化铼型块至少通过八面体棱共有而不具有周期性地连接。在上述通式中，M为选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y及Si构成的组中的任一种以上。下标a、b、c及d为满足0≤a≤b+2+3c、0≤b≤1.5、0≤c≤0.5、及2.33≤d/(1+b+c)≤2.50的数。使用上述复合氧化物作为电极活性物质的电极的单位体积的容量高。此外，使用上述复合氧化物作为电极活性物质的二次电池及电池包的单位体积的容量高。即，所述活性物质显示出高容量。
(第二实施方式)
根据第二实施方式，提供一种电极。
第二实施方式的电极包含第一实施方式的活性物质。该电极可以为包含第一实施方式的活性物质作为电池用活性物质的电池用电极。作为电池用电极的电极，例如可以为包含第一实施方式的活性物质作为负极活性物质的负极。或者，电极可以为包含第一实施方式的活性物质作为正极活性物质的正极。
所述电极可以包含集电体和活性物质含有层。活性物质含有层可形成于集电体的单面或两面。活性物质含有层可以包含活性物质和任意的导电剂及粘结剂。
活性物质含有层可以单独包含第一实施方式的活性物质，也可以包含2种以上的第一实施方式的活性物质。进而，也可以包含将1种或2种以上的第一实施方式的活性物质与进而1种或2种以上的其他活性物质混合而成的混合物。第一实施方式的活性物质相对于第一实施方式的活性物质与其他活性物质的总质量的含有比例优选为10质量％以上且100质量％以下。
例如，在包含第一实施方式的活性物质作为负极活性物质的情况下，其他活性物质的例子中可列举出具有斜方锰矿结构的钛酸锂(例如Li2+xTi3O7、0≤x≤3)、具有尖晶石结构的钛酸锂(例如Li4+xTi5O12、0≤x≤3)、二氧化钛(TiO2)、锐钛矿型二氧化钛、金红石型二氧化钛、五氧化铌(Nb2O5)、锰钡矿型钛复合氧化物、正交晶型(orthorhombic)钛复合氧化物及单斜晶型铌钛氧化物、铌氧化物、铌钛氧化物、铌钼复合氧化物、铌钨复合氧化物。
作为上述正交晶型含钛复合氧化物的例子，可列举出Li2+eMI 2-fTi6-gMII hO14+σ所表示的化合物。其中，MI为选自由Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、Rb及K构成的组中的至少1种。MII为选自由Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Y、Fe、Co、Cr、Mn、Ni、及Al构成的组中的至少1种。组成式中的各个下标为0≤e≤6、0≤f<2、0≤g<6、0≤h<6、-0.5≤σ≤0.5。作为正交晶型含钛复合氧化物的具体例子，可列举出Li2+eNa2Ti6O14(0≤e≤6)。
作为上述单斜晶型铌钛氧化物的例子，可列举出LixTi1-yM1yNb2-zM2zO7+δ所表示的化合物。其中，M1为选自由Zr、Si、及Sn构成的组中的至少1种。M2为选自由V、Ta、及Bi构成的组中的至少1种。组成式中的各个下标为0≤x≤5、0≤y<1、0≤z<2、-0.3≤δ≤0.3。作为单斜晶型铌钛氧化物的具体例子，可列举出LixNb2TiO7(0≤x≤5)。
作为单斜晶型铌钛氧化物的其他例子，可列举出LixTi1-yM3y+zNb2-zO7-δ所表示的化合物。其中，M3为选自由Mg、Fe、Ni、Co、W、Ta、及Mo构成的组中的至少1种。组成式中的各个下标为0≤x≤5、0≤y<1、0≤z<2、-0.3≤δ≤0.3。
导电剂是为了提高集电性能、并且抑制活性物质与集电体的接触电阻而配合。导电剂的例子中包含气相生长碳纤维(Vapor Grown carbon Fiber；VGCF)、乙炔黑等炭黑、石墨、碳纳米管及碳纳米纤维那样的碳质物。可以使用它们中的一种作为导电剂，或者也可以将两种以上组合而作为导电剂使用。或者，代替使用导电剂，也可以对活性物质粒子的表面实施碳涂布、电子导电性无机材料涂布。此外，通过在使用导电剂的同时在活性物质表面覆盖碳、导电性材料，还能够提高活性物质含有层的集电性能。
粘结剂是为了填埋所分散的活性物质的间隙、此外使活性物质与集电体粘结而配合。粘结剂的例子中包含聚四氟乙烯(polytetrafluoro ethylene；PTFE)、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVdF)、氟系橡胶、丁苯橡胶、聚丙烯酸化合物、酰亚胺化合物、羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose；CMC)及CMC的盐。可以使用它们中的一种作为粘结剂，或者也可以将两种以上组合而作为粘结剂使用。
活性物质含有层中的活性物质、导电剂及粘结剂的配合比例可以根据电极的用途而适当变更。例如，在使用电极作为二次电池的负极的情况下，优选将活性物质(负极活性物质)、导电剂及粘结剂分别以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％以下的比例来配合。通过将导电剂的量设定为2质量％以上，能够提高活性物质含有层的集电性能。此外，通过将粘结剂的量设定为2质量％以上，活性物质含有层与集电体的粘结性变得充分，可以期待优异的循环性能。另一方面，导电剂及粘结剂分别设定为30质量％以下在谋求高容量化的方面是优选的。
在将活性物质表面用碳、导电性材料覆盖的情况下，覆盖材量可以视为包含于导电剂量中。利用碳或导电性材料的覆盖量优选为0.5质量％以上且5质量％以下。如果为该范围的覆盖量，可提高集电性能和电极密度。
集电体使用在活性物质中嵌入及脱嵌锂(Li)的电位下电化学稳定的材料。例如，在活性物质作为负极活性物质使用的情况下，集电体优选由铜、镍、不锈钢或铝、或包含选自由Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si构成的组中的一种以上的元素的铝合金来制作。集电体的厚度优选为5μm以上且20μm以下。具有这样的厚度的集电体可以取得电极的强度与轻量化的平衡。
此外，集电体可以包含在其表面未形成活性物质含有层的部分。该部分可作为集电极耳起作用。
电极例如可以通过下述的方法来制作。首先，将活性物质、导电剂及粘结剂悬浮于溶剂中来制备浆料。将该浆料涂布于集电体的单面或两面。接着，使所涂布的浆料干燥，得到活性物质含有层与集电体的层叠体。之后，对该层叠体实施压制。像这样操作，制作电极。
或者，电极也可以通过下述的方法来制作。首先，将活性物质、导电剂及粘结剂混合而得到混合物。接着，将该混合物成形为颗粒状。接着，通过将这些颗粒配置于集电体上，能够得到电极。
第二实施方式的电极包含第一实施方式的活性物质。因此，第二实施方式的电极能够实现单位体积的容量高的二次电池。
(第三实施方式)
根据第三实施方式，提供一种二次电池，其包含负极、正极和电解质。该二次电池包含第二实施方式的电极作为负极或正极。即，第三实施方式的二次电池包含含有第一实施方式的活性物质作为电池用活性物质的电极作为电池用电极。优选的方案的二次电池包含第二实施方式的电极作为负极。即，优选的方案的二次电池包含含有第一实施方式的活性物质作为电池用活性物质的电极作为负极。以下，对优选的方案进行说明。
所述二次电池也可以进一步具备配置于正极与负极之间的隔膜。负极、正极及隔膜可以构成电极组。电解质可保持于电极组中。
此外，所述二次电池可以进一步具备容纳电极组及电解质的外包装构件。
进而，所述二次电池可以进一步具备与负极电连接的负极端子及与正极电连接的正极端子。
第三实施方式的二次电池例如可以为锂二次电池。此外，二次电池包含含有非水电解质的非水电解质二次电池。
以下，对负极、正极、电解质、隔膜、外包装构件、负极端子及正极端子进行详细说明。
1)负极
负极可以包含负极集电体和负极活性物质含有层。负极集电体及负极活性物质含有层分别可以为第二实施方式的电极可包含的集电体及活性物质含有层。负极活性物质含有层包含第一实施方式的活性物质作为负极活性物质。
负极的详细情况中与对第二实施方式说明的详细情况重复的部分省略。
负极活性物质含有层的密度(不包含集电体)优选为1.8g/cm3以上且2.8g/cm3以下。负极活性物质含有层的密度在该范围内的负极的能量密度和电解质的保持性优异。负极活性物质含有层的密度更优选为2.1g/cm3以上且2.6g/cm3以下。
负极例如可以通过与第二实施方式的电极同样的方法来制作。
2)正极
正极可以包含正极集电体和正极活性物质含有层。正极活性物质含有层可形成于正极集电体的单面或两面。正极活性物质含有层可以包含正极活性物质和任意的导电剂及粘结剂。
作为正极活性物质，例如可以使用氧化物或硫化物。正极中，作为正极活性物质，可以单独包含1种化合物，或者也可以组合包含2种以上的化合物。氧化物及硫化物的例子中可列举出能够嵌入及脱嵌Li或Li离子的化合物。
作为这样的化合物，例如包含二氧化锰(MnO2)、氧化铁、氧化铜、氧化镍、锂锰复合氧化物(例如LixMn2O4或LixMnO2；0<x≤1)、锂镍复合氧化物(例如LixNiO2；0<x≤1)、锂钴复合氧化物(例如LixCoO2；0<x≤1)、锂镍钴复合氧化物(例如LixNi1-yCoyO2；0<x≤1、0<y<1)、锂锰钴复合氧化物(例如LixMnyCo1-yO2；0<x≤1、0<y<1)、具有尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物(例如LixMn2-yNiyO4；0<x≤1、0<y<2)、具有橄榄石结构的锂磷氧化物(例如LixFePO4；0<x≤1、LixFe1-yMnyPO4；0<x≤1、0<y≤1、LixCoPO4；0<x≤1)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)、钒氧化物(例如V2O5)及锂镍钴锰复合氧化物(LixNi1-y-zCoyMnzO2；0<x≤1、0<y<1、0<z<1、y+z<1)。
上述中，作为正极活性物质更优选的化合物的例子中包含具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物(例如LixMn2O4；0<x≤1)、锂镍复合氧化物(例如LixNiO2；0<x≤1)、锂钴复合氧化物(例如LixCoO2；0<x≤1)、锂镍钴复合氧化物(例如LixNi1-yCoyO2；0<x≤1、0<y<1)、具有尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物(例如LixMn2-yNiyO4；0<x≤1、0<y<2)、锂锰钴复合氧化物(例如LixMnyCo1-yO2；0<x≤1、0<y<1)、锂磷酸铁(例如LixFePO4；0<x≤1)及锂镍钴锰复合氧化物(LixNi1-y-zCoyMnzO2；0<x≤1、0<y<1、0<z<1、y+z<1)。若将这些化合物用于正极活性物质，则能够提高正极电位。
在使用常温熔融盐作为电池的电解质的情况下，优选使用包含锂磷酸铁、LixVPO4F(0≤x≤1)、锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂镍钴复合氧化物、或它们的混合物的正极活性物质。这些化合物由于与常温熔融盐的反应性低，因此能够提高循环寿命。关于常温熔融盐的详细情况，在下文叙述。
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的操作容易。一次粒径为1μm以下的正极活性物质能够顺利地进行锂离子的固体内扩散。
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Li离子的嵌入脱嵌位点。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操作，并且能够确保良好的充放电循环性能。
粘结剂是为了填埋所分散的正极活性物质的间隙、此外使正极活性物质与正极集电体粘结而配合。粘结剂的例子中包含聚四氟乙烯(polytetrafluoro ethylene；PTFE)、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVdF)、氟系橡胶、聚丙烯酸化合物、酰亚胺化合物、羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose；CMC)及CMC的盐。可以使用它们中的一种作为粘结剂，或者也可以将两种以上组合而作为粘结剂使用。
导电剂是为了提高集电性能、并且抑制正极活性物质与正极集电体的接触电阻而配合的。导电剂的例子中包含气相生长碳纤维(Vapor Grown carbon Fiber；VGCF)、乙炔黑等炭黑及石墨那样的碳质物。可以使用它们中的一种作为导电剂，或者也可以将两种以上组合而作为导电剂使用。此外，也可以省略导电剂。
在正极活性物质含有层中，正极活性物质及粘结剂优选分别以80质量％以上且98质量％以下及2质量％以上且20质量％以下的比例来配合。
通过将粘结剂的量设定为2质量％以上，可得到充分的电极强度。此外，粘结剂可作为绝缘体发挥功能。因此，若将粘结剂的量设定为20质量％以下，则电极中包含的绝缘体的量减少，因此能够减少内部电阻。
在添加导电剂的情况下，正极活性物质、粘结剂及导电剂优选分别以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％以下的比例来配合。
通过将导电剂的量设定为3质量％以上，能够发挥上述的效果。此外，通过将导电剂的量设定为15质量％以下，能够降低与电解质接触的导电剂的比例。若该比例低，则在高温保存下，能够降低电解质的分解。
正极集电体优选为铝箔、或包含选自由Mg、Ti、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu及Si构成的组中的一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、镍及铬等过渡金属的含量优选为1质量％以下。
此外，正极集电体可以包含在其表面未形成正极活性物质含有层的部分。该部分可以作为正极集电极耳起作用。
正极例如可以使用正极活性物质，通过与第二实施方式的电极同样的方法来制作。
3)电解质
作为电解质，例如可以使用液状非水电解质或凝胶状非水电解质。液状非水电解质通过将作为溶质的电解质盐溶解于有机溶剂中来制备。电解质盐的浓度优选为0.5mol/L以上且2.5mol/L以下。
电解质盐的例子中包含高氯酸锂(LiClO4)、六氟化磷酸锂(LiPF6)、四氟化硼酸锂(LiBF4)、六氟化砷锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)及双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiN(SO2F)2；LiFSI)那样的锂盐及它们的混合物。电解质盐优选为即使在高电位下也难以氧化的物质，最优选LiPF6。
有机溶剂的例子中包含碳酸亚丙酯(propylene carbonate；PC)、碳酸亚乙酯(ethylene carbonate；EC)、碳酸亚乙烯酯(vinylene carbonate；VC)那样的环状碳酸酯；碳酸二乙酯(diethyl carbonate；DEC)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate；DMC)、碳酸甲乙酯(methyl ethyl carbonate；MEC)那样的链状碳酸酯；四氢呋喃(tetrahydrofuran；THF)、2甲基四氢呋喃(2-methyl tetrahydrofuran；2MeTHF)、二氧杂环戊烷(dioxolane；DOX)那样的环状醚；二甲氧基乙烷(dimethoxy ethane；DME)、二乙氧基乙烷(diethoxy ethane；DEE)那样的链状醚；γ-丁内酯(γ-butyrolactone；GBL)、乙腈(acetonitrile；AN)及环丁砜(sulfolane；SL)。这些有机溶剂可以单独、或作为混合溶剂来使用。
凝胶状非水电解质通过将液状非水电解质与高分子材料复合化来制备。高分子材料的例子中包含聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVdF)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile；PAN)、聚环氧乙烷(polyethylene oxide；PEO)、或它们的混合物。
或者，作为非水电解质，除了液状非水电解质及凝胶状非水电解质以外，也可以使用含有锂离子的常温熔融盐(离子性熔体)、高分子固体电解质及无机固体电解质等。
常温熔融盐(离子性熔体)是指在由有机物阳离子与阴离子的组合构成的有机盐内在常温(15℃以上且25℃以下)下可作为液体存在的化合物。在常温熔融盐中包含为单体且作为液体存在的常温熔融盐、通过与电解质盐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、或它们的混合物。一般，二次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。
高分子固体电解质通过将电解质盐溶解于高分子材料中并固体化来制备。
无机固体电解质为具有Li离子传导性的固体物质。这里所谓的具有Li离子传导性是指在25℃下显示出1×10-6S/cm以上的锂离子传导率。作为无机固体电解质，例如可列举出氧化物系固体电解质、或硫化物系固体电解质。无机固体电解质的具体例子如下所述。
作为氧化物系固体电解质，优选使用具有NASICON(Sodium(Na)Super Ionicconductor，钠超离子导体)型结构、且以通式Li1+xMα2(PO4)3表示的锂磷酸固体电解质。上述通式中的Mα例如为选自由钛(Ti)、锗(Ge)、锶(Sr)、锆(Zr)、锡(Sn)、铝(Al)及钙(Ca)构成的组中的1种以上。下标x在0≤x≤2的范围内。
作为具有NASICON型结构的锂磷酸固体电解质的具体例子，可列举出以Li1+ xAlxTi2-x(PO4)3表示且0.1≤x≤0.5的LATP化合物；以Li1+xAlyMβ2-y(PO4)3表示且Mβ为选自由Ti、Ge、Sr、Zr、Sn、及Ca构成的组中的1种以上且0≤x≤1及0≤y≤1的化合物；以Li1+ xAlxGe2-x(PO4)3表示且0≤x≤2的化合物；及以Li1+xAlxZr2-x(PO4)3表示且0≤x≤2的化合物；以Li1+x+yAlxMγ2-xSiyP3-yO12表示且Mγ为选自由Ti及Ge构成的组中的1种以上且0<x≤2、0≤y<3的化合物；以Li1+2xZr1-xCax(PO4)3表示且0≤x<1的化合物。
此外，作为氧化物系固体电解质，除了上述锂磷酸固体电解质以外，还可列举出以LixPOyNz表示且2.6≤x≤3.5、1.9≤y≤3.8及0.1≤z≤1.3的无定型状的LIPON化合物(例如Li2.9PO3.3N0.46)；以石榴石型结构的La5+xAxLa3-xMδ2O12表示且A为选自由Ca、Sr、及Ba构成的组中的1种以上且Mδ为选自由Nb及Ta构成的组中的1种以上且0≤x≤0.5的化合物；以Li3Mδ2-xL2O12表示且Mδ为选自由Nb及Ta构成的组中的1种以上且L可包含Zr且0≤x≤0.5的化合物；以Li7-3xAlxLa3Zr3O12表示且0≤x≤0.5的化合物；以Li5+xLa3Mδ2-xZrxO12表示且Mδ为选自由Nb及Ta构成的组中的1种以上且0≤x≤2的LLZ化合物(例如Li7La3Zr2O12)；及具有钙钛矿型结构且以La2/3-xLixTiO3表示且0.3≤x≤0.7的化合物。
可以使用上述化合物中的1种以上作为固体电解质。也可以使用2种以上的上述固体电解质。
或者，代替非水电解质，可以使用液状水系电解质或凝胶状水系电解质作为电解质。液状水系电解质通过将作为溶质的例如上述电解质盐溶解于水系溶剂中来制备。凝胶状水系电解质通过将液状水系电解质与上述高分子材料复合化来制备。作为水系溶剂，可使用包含水的溶液。包含水的溶液可以是纯水，也可以是水与有机溶剂的混合溶剂。
4)隔膜
隔膜例如由包含聚乙烯(polyethylene；PE)、聚丙烯(polypropylene；PP)、纤维素、或聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVdF)的多孔质膜、或合成树脂制无纺布来形成。从安全性的观点出发，优选使用由聚乙烯或聚丙烯形成的多孔质膜。因为这些多孔质膜能够在一定温度下熔融并阻断电流。
5)外包装构件
作为外包装构件，例如可以使用由层压膜制成的容器、或金属制容器。
层压膜的厚度例如为0.5mm以下，优选为0.2mm以下。
作为层压膜，使用包含多个树脂层和夹在这些树脂层间的金属层的多层膜。树脂层例如包含聚丙烯(polypropylene；PP)、聚乙烯(polyethylene；PE)、尼龙及聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate；PET)等高分子材料。金属层为了轻量化优选由铝箔或铝合金箔制成。层压膜通过热熔融粘合进行密封，可以成形为外包装构件的形状。
金属制容器的壁的厚度例如为1mm以下，更优选为0.5mm以下，进一步优选为0.2mm以下。
金属制容器例如由铝或铝合金等制作。铝合金优选包含镁、锌及硅等元素。铝合金在包含铁、铜、镍及铬等过渡金属的情况下，其含量优选为1质量％以下。
外包装构件的形状没有特别限定。外包装构件的形状例如也可以为扁平型(薄型)、方型、圆筒型、硬币型、或纽扣型等。外包装构件可以根据电池尺寸、电池的用途而适当选择。
6)负极端子
负极端子可以由在上述的负极活性物质的Li嵌入脱嵌电位下电化学稳定、并且具有导电性的材料来形成。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。负极端子为了降低与负极集电体的接触电阻，优选由与负极集电体同样的材料形成。
7)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+)内电稳定、并且具有导电性的材料来形成。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。正极端子为了降低与正极集电体的接触电阻，优选由与正极集电体同样的材料来形成。
以上，对包含第二实施方式的电极作为负极的方案进行了说明。在第三实施方式的二次电池的方案中包含第二实施方式的电极作为正极的方案中，作为其对电极即负极，例如可以使用下述那样的对电极。可以使用选自锂金属、锂金属合金、石墨、硅、氧化硅、氧化锡、硅、锡、其他合金中的至少一种电极作为负极。在活性物质中不含Li的材料通过进行Li元素的预掺杂可以作为负极来使用。
在包含第二实施方式的电极作为正极的方案中，该正极的详细情况由于与第二实施方式中说明的内容重复，因此省略。
接着，对于第三实施方式的二次电池，参照附图更具体地进行说明。
图3是概略地表示二次电池的一个例子的截面图。图4是将图3中所示的二次电池的A部放大而得到的截面图。
图3及图4中所示的二次电池100具备图3中所示的电极组1、图3及图4中所示的袋状外包装构件2和未图示的电解质。电极组1及电解质被收纳于袋状外包装构件2内。电解质(未图示)保持于电极组1中。
袋状外包装构件2由包含2个树脂层和夹在它们之间的金属层的层压膜制成。
如图3中所示的那样，电极组1为扁平状的卷绕型电极组。扁平状且卷绕型的电极组1如图4中所示的那样，包含负极3、隔膜4和正极5。隔膜4夹在负极3与正极5之间。
负极3包含负极集电体3a和负极活性物质含有层3b。负极3中位于卷绕型的电极组1的最外壳的部分如图4中所示的那样仅在负极集电体3a的内表面侧形成有负极活性物质含有层3b。在负极3中的其他的部分，在负极集电体3a的两面形成有负极活性物质含有层3b。
正极5包含正极集电体5a和形成于其两面的正极活性物质含有层5b。
如图3中所示的那样，负极端子6及正极端子7位于卷绕型的电极组1的外周端附近。该负极端子6与位于负极集电体3a的最外壳的部分连接。此外，正极端子7与位于正极集电体5a的最外壳的部分连接。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。在袋状外包装构件2的内表面设置有热塑性树脂层，通过其被热熔融粘合，从而开口部封闭。
实施方式的二次电池并不限于图3及图4中所示的构成的二次电池，例如也可以为图5及图6中所示的构成的电池。
图5是示意性表示二次电池的其他例子的局部缺口立体图。图6是将图5中所示的二次电池的B部放大而得到的截面图。
图5及图6中所示的二次电池100具备图5及图6中所示的电极组1、图5中所示的外包装构件2和未图示的电解质。电极组1及电解质被收纳于外包装构件2内。电解质被保持于电极组1中。
外包装构件2由包含2个树脂层和夹在它们之间的金属层的层压膜制成。
电极组1如图6中所示的那样为层叠型的电极组。层叠型的电极组1具有将负极3和正极5在其间夹持隔膜4的同时交替层叠而成的结构。
电极组1包含多个负极3。多个负极3分别具备负极集电体3a、和担载于负极集电体3a的两面的负极活性物质含有层3b。此外，电极组1包含多个正极5。多个正极5分别具备正极集电体5a和担载于正极集电体5a的两面的正极活性物质含有层5b。
各负极3的负极集电体3a在其一边中包含在任一表面都未担载负极活性物质含有层3b的部分。该部分作为负极集电极耳3c起作用。如图6中所示的那样，负极集电极耳3c不与正极5重叠。此外，多个负极集电极耳3c与带状的负极端子6电连接。带状的负极端子6的前端被引出至外包装构件2的外部。
此外，虽然未图示，但各正极5的正极集电体5a在其一边中包含在任一表面都未担载正极活性物质含有层5b的部分。该部分作为正极集电极耳起作用。正极集电极耳与负极集电极耳3c同样地不与负极3重叠。此外，正极集电极耳相对于负极集电极耳3c位于电极组1的相反侧。正极集电极耳与带状的正极端子7电连接。带状的正极端子7的前端位于与负极端子6相反侧，被引出到外包装构件2的外部。
第三实施方式的二次电池包含第二实施方式的电极。即第三实施方式的二次电池包含含有第一实施方式的活性物质的电极。因此，第三实施方式的二次电池的单位体积的容量高。
(第四实施方式)
根据第四实施方式，提供一种组电池。所述组电池具备多个第三实施方式的二次电池。
在所述组电池中，各单电池可以以串联或并联的方式电连接而配置，或者也可以将串联连接及并联连接组合而配置。
接着，对于第四实施方式的组电池的一个例子，参照附图进行说明。
图7是概略地表示组电池的一个例子的立体图。图7中所示的组电池200具备5个单电池100a～100e、4个汇流条21、正极侧引线22和负极侧引线23。5个单电池100a～100e各自为第三实施方式的二次电池。
汇流条21例如将1个单电池100a的负极端子6与位于旁边的单电池100b的正极端子7连接。像这样操作，5个单电池100通过4个汇流条21串联连接。即，图7的组电池200为5串联的组电池。虽然未图示出例子，但在包含以并联的方式电连接的多个单电池的组电池中，例如，通过多个负极端子彼此利用汇流条而连接，并且多个正极端子彼此利用汇流条而连接，从而多个单电池可被电连接。
5个单电池100a～100e中的至少1个电池的正极端子7与外部连接用的正极侧引线22电连接。此外，5个单电池100a～100e中的至少1个电池的负极端子6与外部连接用的负极侧引线23电连接。
第四实施方式的组电池具备第三实施方式的二次电池。因此，所述组电池的单位体积的容量高。
(第五实施方式)
根据第五实施方式，提供一种电池包。该电池包具备第四实施方式的组电池。该电池包也可以具备单一的第三实施方式的二次电池来代替第四实施方式的组电池。
所述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来使用。
此外，所述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向外部输出来自二次电池的电流和/或向二次电池输入来自外部的电流的设备。换言之，在使用电池包作为电源时，电流经由通电用的外部端子被供给至外部。此外，在将电池包充电时，充电电流(包含汽车等的动力的再生能量)经由通电用的外部端子被供给至电池包。
接着，对于实施方式的电池包的一个例子，参照附图进行说明。
图8是概略地表示电池包的一个例子的分解立体图。图9是表示图8中所示的电池包的电气电路的一个例子的框图。
图8及图9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8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通过覆盖容纳容器31而容纳上述组电池200等。在容纳容器31及盖32中，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个为第三实施方式的二次电池。多个单电池100各自如图9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将多个单电池100固定。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在容纳容器31的内侧面中沿着一个短边方向的面设置。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。
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。此外，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。保护片材33例如由树脂或橡胶制成。
保护电路346控制多个单电池100的充放电。此外，保护电路346基于从热敏电阻345发送的检测信号、或从各个单电池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)的电连接阻断。
作为从热敏电阻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。作为从各个单电池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检测过充电等的情况下，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。
此外，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的电流输出至外部设备，并且将来自外部设备的电流输入至组电池200中。换言之，在使用电池包300作为电源时，来自组电池200的电流经由通电用的外部端子350被供给至外部设备。此外，在将电池包300进行充电时，来自外部设备的充电电流经由通电用的外部端子350被供给至电池包300。在使用该电池包300作为车载用电池的情况下，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。
需要说明的是，电池包300也可以具备多个组电池200。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。此外，印制电路布线基板34及布线35也可以省略。该情况下，也可以分别使用正极侧引线22及负极侧引线23作为通电用的外部端子350的正侧端子352和负侧端子353。
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使用。作为电子设备，例如可列举出数码相机。该电池包特别适宜作为车载用电池使用。
第五实施方式的电池包具备第三实施方式的二次电池或第四实施方式的组电池。因此，所述电池包的单位体积的容量高。
(第六实施方式)
根据第六实施方式，提供一种车辆。该车辆搭载有第五实施方式的电池包。
在所述车辆中，电池包例如为将车辆的动力的再生能量回收的构件。车辆也可以包含将该车辆的动能转换成再生能量的机构(Regenerator：再生器)。
作为车辆的例子，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。
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的情况下，电池包可以搭载于车辆的发动机室、车体后方或座席之下。
车辆也可以搭载多个电池包。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，或者也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的情况下，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的情况下，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，或者也可以将串联连接及并联连接组合而电连接。
接着，对于实施方式的车辆的一个例子，参照附图进行说明。
图10是概略地表示车辆的一个例子的局部透视图。
图10中所示的车辆400包含车辆本体40和第五实施方式的电池包300。在图10中所示的例子中，车辆400为四轮的汽车。
该车辆400也可以搭载多个电池包300。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。
在图10中，图示出电池包300搭载于位于车辆本体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本体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。此外，该电池包300可以将车辆400的动力的再生能量回收。
接着，参照图11对实施方式的车辆的实施方案进行说明。
图11是概略地表示车辆中的关于电气系统的控制系统的一个例子的图。图11中所示的车辆400为电动汽车。
图11中所示的车辆400具备车辆本体40、车辆用电源41、车辆用电源41的上位的控制装置即车辆ECU(ECU：Electriccontrol Unit；电控制装置)42、外部端子(外部电源连接用端子)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11中所示的车辆400中，对于车辆用电源41的搭载部位进行了概略表示。
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，能够与别的电池包300更换。
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个为第三实施方式的二次电池。组电池200a～200c分别经由正极端子413及负极端子414进行充放电。
电池管理装置411在与组电池监视装置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各自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的保全的信息。
电池管理装置411与组电池监视装置301a～301c介由通信总线412而连接。在通信总线412中，1组通信线通过多个节点(电池管理装置411和1个以上的组电池监视装置301a～301c)而共有。通信总线412例如为基于CAN(Control Area Network，控制局域网络)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的基于通信的指令，计测构成组电池200a～200c的各个单电池的电压及温度。但是，温度可以对1个组电池仅在多个部位进行测定，也可以不测定全部的单电池的温度。
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11中所示的开关装置415)。开关装置415包含在进行对组电池200a～200c的充电时成为开的预充电开关(未图示)及在来自组电池200a～200c的输出向负载供给时成为开的主开关(未图示)。预充电开关及主开关各自具备通过对配置于开关元件的附近的线圈供给的信号而切换成开或关的继电器电路(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的控制信号而进行控制。
变换器44将所输入的直流电压转换成马达驱动用的3相的交流(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的控制信号而进行控制。通过控制变换器44，来调整来自变换器44的输出电压。
驱动马达45通过由变换器44供给的电力而进行旋转。通过驱动马达45的旋转而产生的驱动力例如介由差动齿轮单元被传递至车轴及驱动轮W。
此外，虽然未图示，但车辆400具备再生制动机构(再生器)。再生制动机构在将车辆400制动时使驱动马达45旋转，将动能转换成作为电能的再生能量。由再生制动机构回收的再生能量被输入至变换器44中，转换成直流电流。转换的直流电流被输入至车辆用电源41。
连接线L1的一个端子与车辆用电源41的负极端子414连接。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。
连接线L2的一个端子与车辆用电源41的正极端子413连接。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例如能够与外部电源连接。
车辆ECU42响应驾驶员等的操作输入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的保全的数据传送。
第六实施方式的车辆搭载有第五实施方式的电池包。由于电池包的单位体积的容量高，因此车辆的设计的自由度高。因此，能够在不损害车辆的性能的情况下提供多种车辆。
实施例
以下，基于实施例对上述实施方式进一步进行详细说明。但是，本发明并不限定于以下记载的实施例。
<合成>
(实施例1)
如上所述，合成了钛-铌-钼复合氧化物。
作为原料，准备草酸铌铵、钼酸铵及四异丙醇钛。将这些原料通过规定的组成比进行称量。对于草酸铌铵和钼酸铵，通过利用纯水使其溶解来制备溶液A。接着，在浓度1M的草酸水溶液中投入四异丙醇钛，通过加热、搅拌使其溶解而制备溶液B。实施溶液A与溶液B的混合后，通过一边进行加热、搅拌一边添加氨溶液而将pH调整为7，得到溶胶。对于溶胶液，通过实施干燥温度设定为180℃的喷雾干燥而使溶剂蒸发，取得白色的前体粉末。将前体粉末投入到氧化铝坩埚中，以600℃及4小时的条件在大气中进行了烧成。之后，进行烧成物的干式粉碎，通过对粉碎物实施分级而进行粒度的调整。如上述那样操作而得到活性物质粉末。
(实施例2)
将烧成前体的温度变更为700℃，除此以外，通过与实施例1同样的方法合成复合氧化物，得到活性物质粉末。
(实施例3)
将烧成前体的温度变更为800℃，除此以外，通过与实施例1同样的方法合成复合氧化物，得到活性物质粉末。
(实施例4-7)
调整原料的称量比，除此以外，通过与实施例1同样的方法合成复合氧化物，得到活性物质粉末。
(比较例1)
将烧成前体粉末的温度变更为900℃，除此以外，通过与实施例1同样的方法合成复合氧化物，得到活性物质粉末。
<测定>
对上述实施例及比较例各自中得到的粉末，进行扫描透射电子显微镜观察。具体而言，如之前说明的详细情况那样，通过具有球面像差修正功能的STEM-HAADF像进行基于10nm×10nm的图像的微细结构的观察。此外，利用广角X射线散射法进行测定。测定按照之前说明的详细情况来进行。对所得到的光谱利用Rietveld法进行晶体结构解析。此外，进行ICP发光分析及HAXPES测定。
将所得到的XRD光谱的一部分示于图12-图16中。图12表示关于实施例1中得到的复合氧化物的光谱。图13表示关于实施例2中得到的复合氧化物的光谱。图14表示关于实施例3中得到的复合氧化物的光谱。图15表示关于比较例1中得到的复合氧化物的光谱。图16表示将包含晶体结构的峰P1及峰P2的范围放大而得到的光谱。
在关于实施例1的复合氧化物的XRD光谱中，作为主要的两个峰，在2θ＝25.30°及2θ＝23.88°的位置处分别见到峰P1及P2。与此相对，在关于比较例1的复合氧化物的XRD光谱中，与峰P2一起见到的主峰位于2θ＝25.40°，判断不是峰P1，而是来自来源于图1的晶体结构的(420)面的峰P420。关于实施例2及实施例3，图1及图2的各自的晶体结构混合存在，但来源于各自的峰P420及P1重叠，在低角侧确认到作为肩见到峰P1的宽幅的复合峰。因此，对于实施例2及3，进一步进行使用伪福格特函数的简易拟合，将重叠的峰分离(未图示)。
对于实施例1中得到的复合氧化物，利用STEM-HAADF像进行微细结构的观察，结果确认到ReO3块的视野内的尺寸不同、不具有周期性地通过八面体棱共有而连接的晶体结构。由此，鉴定为图2的晶体结构。在不同的视野中，还确认到包含四面体顶点共有的连接部分。
对于实施例1中得到的复合氧化物，通过ICP分析来算出金属比，结果算出为Ti：Nb：Mo＝0.23：1.00：0.23。通过HAXPES测定来评价价数。Ti元素在459±0.4eV的范围内观察到来源于Ti2p3/2的单一峰的峰顶，因此鉴定为4价。Nb元素在207.5±eV的范围内观察到来源于Nb5d3/2的单一的峰的峰顶，因此鉴定为5价。Mo元素在232.2±0.3eV观察到来源于6价的Mo3d5/2的峰，并且确认在比该峰小1eV的值下混合存在不同的峰，因此鉴定为5价的峰与6价的峰混合存在。由峰的混合存在比推定5价与6价的元素以1：1混合存在，平均价数假定为5.5价。通过本假定而计算的组成式成为Ti0.23NbMo0.23O3.59。因此，b＝0.23、c＝0.23、d＝3.59。
对于实施例2中得到的复合氧化物，确认图1及图2中分别所示的晶体结构混合存在。
对于实施例2中得到的复合氧化物，通过ICP分析来算出金属比，结果算出为Ti：Nb：Mo＝0.23：1.00：0.18。通过与实施例1同样的方法并通过HAXPES测定来评价价数，结果Ti鉴定为4价，Nb鉴定为5价，Mo价数鉴定为5.3价。由价数计算的组成式成为Ti0.23NbMo0.18O3.47。因此，b＝0.23、c＝0.18、d＝3.47。
对于实施例3中得到的复合氧化物，确认图1及图2的晶体结构混合存在。
对于实施例3中得到的复合氧化物，通过ICP分析来算出金属比，结果算出为Ti：Nb：Mo＝0.23：1.00：0.18。通过与实施例1同样的方法并通过HAXPES测定来评价价数，结果Ti设定为4价，Nb设定为5价，Mo价数设定为5.6价。由价数计算的组成式成为Ti0.23NbMo0.18O3.49。因此，b＝0.23、c＝0.18、d＝3.49。
对于比较例1中得到的复合氧化物，确认到图1中所示的晶体结构。此外利用XRD的结构解析的结果也与图1中所示的晶体结构一致。具体而言，为以I-4(空间群编号：82)归属空间群标记的晶体结构，以将包含四面体的顶点共有结构的氧化铼型的块结构设定为3×3＝9个、将单位晶格内的氧数与金属元素数之比设定为AO/AM＝2.50的晶体结构作为推定模型。在以这样的晶体结构作为推定模型的情况下，对于除在5°～70°出现的异相以外的全部的峰，进行关于Rietveld法的可靠性因子即Rwp值成为9.11％的拟合，并且能够确认关于峰位置、相对强度没有矛盾，因此鉴定为上述晶体结构。晶格常数算出为
需要说明的是，图15及图16中所示的关于比较例1的复合氧化物的XRD光谱中的主峰如上所述判断为来自来源于图1的晶体结构的(420)面的峰P420。如上所述，关于比较例1，鉴定为图1中所示的晶体结构，在该结构中从原子位置起(420)面大大出现，峰P1没有以能够判别那样的强度出现。此外，由于包含许多四面体的分晶格常数变大，因此在2θ＝25.05±0.25°的范围内没有出现峰P1。
对于比较例1中得到的复合氧化物，通过ICP分析来算出金属比，结果算出为Ti：Nb：Mo＝0.23：1.00：0.15。由元素数和晶体结构计算的组成式为Ti0.23NbMo0.15O3.45。通过HAXPES测定来评价价数，结果Ti价数设定为4价，Nb价数设定为5价，Mo价数设定为6价。由价数计算的组成式成为Ti0.23NbMo0.15O3.41。因此，b＝0.23、c＝0.15、d＝3.41。
在下述表1中汇总各实施例及比较例中合成的复合氧化物的结构解析的结果。具体而言，示出在ICP分析中加入HAXPES测定而导出的组成式及XRD光谱中的峰P1与峰P2的峰强度比I1/I2。
表
如表1表示的那样，关于实施例1-7及比较例1中的任一者都能够合成具有以上述的通式LiaMbNbMocOd表示的组成、包含由八面体结构构成的氧化铼型的块结构的复合氧化物。此外，关于实施例1-7，通过STEM-HAADF观察，确认晶体结构的至少一部分包含图2中所示的结构。特别是在实施例1及4-6中XRD光谱中的峰强度比I1/I2为1以上，因此可以判断包含图2中所示的晶体结构作为主结构。与此相对，如上述那样比较例1的STEM-HAADF像及XRD光谱中的任一者都与图1中所示的晶体结构一致。需要说明的是，如上述那样比较例1的光谱中的主峰归属于(420)面，峰P1没出现在光谱中。因此，比较例1中将峰强度I1设定为零，由此峰强度比I1/I2成为零。
<电池性能的评价>
分别使用上述实施例及比较例中分别得到的活性物质粉末，如下所述制作电极。
首先，将100质量份的活性物质、6质量份的导电剂及4质量份的粘结剂分散于溶剂中而制备浆料。作为活性物质，分别使用通过上述的方法而得到的复合材料粉末。作为导电剂，使用乙炔黑与碳纳米管及石墨的混合物。作为粘结剂，使用羧甲基纤维素(CMC)与丁苯橡胶(SBR)的混合物。作为溶剂，使用纯水。
接着，通过将所得到的浆料涂布于集电体的单面，并使涂膜干燥而形成活性物质含有层。作为集电体，使用厚度12μm的铝箔。接着，将集电体和活性物质含有层进行压制，得到电极。电极的单位面积重量为60g/m2。
如下所述来制备非水电解质。使电解质盐溶解于有机溶剂中而得到液状非水电解质。作为电解质盐，使用LiPF6。非水电解质中的LiPF6的摩尔浓度设定为1mol/L。作为有机溶剂，使用碳酸亚乙酯(EC)与碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂。EC与DEC的体积比为1：2。
以通过上述的方法得到的电极作为工作电极，以金属锂箔作为对电极及参比电极，使用通过上述的方法而制备的非水电解质，制作三电极式烧杯电池。
对于所制作的各电池，评价首次充放电性能。具体而言，首先，将电池在25℃的温度下、以0.2C的充电电流充电至电池电压成为0.7V为止，接着进行恒电压充电至充电时间达到10小时为止。之后，以0.2C的放电电流放电至电池电压成为3.0V为止。测定此时的充放电容量，对于充电及放电分别算出电极活性物质含有层的单位体积(不包含集电体)的容量值。此外，算出上述首次充放电中的充放电效率(首次充放电效率＝[(首次放电容量/首次充电容量)×100％])。
图17中示出表示一部分烧杯电池的首次充放电曲线的图表。充电曲线以从图表的左上向右下延伸的曲线表示。放电曲线以从图表的左下向右上延伸的曲线表示。
在下述表2中汇总各实施例及比较例中合成的复合氧化物的作为电池用活性物质的性能。具体而言，示出单位体积的充电容量及放电容量、以及首次充放电效率。
表2
实施例1-7中得到的活性物质所包含的复合氧化物以上述的通式LiaMbNbMocOd表示，并且至少一部分包含图2中所示的晶体结构，与此相对，比较例1中得到的复合氧化物虽然满足上述通式，但主要的晶体结构为图1中所示的结构。如表2表示的那样，实施例1-7的活性物质与比较例1的复合氧化物相比显示出高的充电容量及放电容量。此外，使用实施例1-7的活性物质而得到的首次充放电效率为与使用比较例1的情况相同程度。
因此，获知具有包含上述的氧化铼型的块结构的晶体结构、以上述通式LiaMbNbMocOd表示、并且包含图2中所示的晶体结构的复合氧化物作为电极活性物质显示出良好的首次充放电效率，并且单位体积的充放电容量高。
根据以上说明的1个以上的实施方式及实施例，提供包含复合氧化物的活性物质。该复合氧化物包含含有由氧和金属元素构成的八面体结构通过顶点共有而构成的氧化铼型块、并且大小不同的多个氧化铼型块至少通过八面体棱共有而不具有周期性地连接的结构，以通式LiaMbNbMocOd表示。其中，式中的M为选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y及Si构成的组中的任一个。式中的各下标分别满足0≤a≤b+2+3c、0≤b≤1.5、0≤c≤0.5、及2.33≤d/(1+b+c)≤2.50的关系。所述活性物质能够提供可实现高容量的二次电池的电极、高容量的二次电池及电池包、以及搭载有该电池包的车辆。
需要说明的是，可以将上述的实施方式汇总为以下的技术方案。
(技术方案1)
一种活性物质，其包含复合氧化物，所述复合氧化物包含氧化铼型块，所述氧化铼型块包含由氧和金属元素构成的八面体结构、并且通过所述八面体结构的顶点共有而构成，所述复合氧化物包含含有大小不同的多个上述氧化铼型块、并且上述氧化铼型块至少通过八面体棱共有而不具有周期性地连接的结构，所述复合氧化物以通式LiaMbNbMocOd表示，M为选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y及Si构成的组中的任一种以上，0≤a≤b+2+3c、0≤b≤1.4、0≤c≤0.5、及2.33≤d/(1+b+c)≤2.50。
(技术方案2)
一种活性物质，其包含复合氧化物，所述复合氧化物包含氧化铼型块，所述氧化铼型块包含由氧和金属元素构成的八面体结构、并且通过所述八面体结构的顶点共有而构成，所述复合氧化物包含含有大小不同的多个上述氧化铼型块、并且上述氧化铼型块至少通过八面体棱共有而不具有周期性地连接的结构，所述复合氧化物以通式LiaMbNbMocOd表示，M为选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y及Si构成的组中的任一种以上，0≤a≤b+2+3c、0≤b≤1.5、0≤c≤0.5、及2.33≤d/(1+b+c)≤2.50。
(技术方案3)
根据上述技术方案1或2，在上述复合氧化物的利用使用Cu-Kα线源的粉末X射线衍射的衍射光谱中，在2θ＝25.05±0.25°的范围内出现的峰P1的峰强度I1与在2θ＝24.00±0.20°的范围内出现的峰P2的峰强度I2满足I1/I2>0.1的关系。
(技术方案4)
一种电极，其包含上述技术方案1～3中任一项所述的活性物质。
(技术方案5)
根据上述技术方案4，其包含含有上述活性物质的活性物质含有层。
(技术方案6)
一种二次电池，其是具备正极、负极和电解质的二次电池，上述正极或上述负极为上述技术方案4或5所述的电极。
(技术方案7)
一种电池包，其具备上述技术方案6所述的二次电池。
(技术方案8)
根据上述技术方案7，其进一步具备通电用的外部端子和保护电路。
(技术方案9)
根据上述技术方案7或8，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10)
一种车辆，其具备上述技术方案7～9中任一项所述的电池包。
(技术方案11)
根据上述技术方案10，其包含将上述车辆的动能转换为再生能量的机构。
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提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以以其他的各种方式来实施，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、其变形包含于发明的范围、主旨中，并且包含于权利要求书中记载的发明和其同等的范围内。
Claims (11)
1.一种活性物质，其包含复合氧化物，所述复合氧化物包含氧化铼型块，所述氧化铼型块包含由氧和金属元素构成的八面体结构、并且通过所述八面体结构的顶点共有而构成，所述复合氧化物包含含有大小不同的多个所述氧化铼型块、并且所述氧化铼型块至少通过八面体棱共有而不具有周期性地连接的结构，
所述复合氧化物以通式LiaMbNbMocOd表示，M为选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y及Si构成的组中的任一种以上，0≤a≤b+2+3c、0≤b≤1.4、0≤c≤0.5、及2.33≤d/(1+b+c)≤2.50。
2.一种活性物质，其包含复合氧化物，所述复合氧化物包含氧化铼型块，所述氧化铼型块包含由氧和金属元素构成的八面体结构、并且通过所述八面体结构的顶点共有而构成，所述复合氧化物包含含有大小不同的多个所述氧化铼型块、并且所述氧化铼型块至少通过八面体棱共有而不具有周期性地连接的结构，
所述复合氧化物以通式LiaMbNbMocOd表示，M为选自由Ti、V、Ta、Fe、Co、Mn、Ni、Bi、Sb、As、P、Cr、W、B、Na、K、Mg、Al、Ca、Y及Si构成的组中的任一种以上，0≤a≤b+2+3c、0≤b≤1.5、0≤c≤0.5、及2.33≤d/(1+b+c)≤2.50。
3.根据权利要求2所述的活性物质，其中，在所述复合氧化物的利用使用Cu-Kα线源的粉末X射线衍射的衍射光谱中，在2θ＝25.05±0.25°的范围内出现的峰P1的峰强度I1与在2θ＝24.00±0.20°的范围内出现的峰P2的峰强度I2满足I1/I2>0.1的关系。
4.一种电极，其包含权利要求2或3所述的活性物质。
5.根据权利要求4所述的电极，其中，所述电极包含含有所述活性物质的活性物质含有层。
6.一种二次电池，其是具备正极、负极、和电解质的二次电池，
所述正极或所述负极为权利要求4或5所述的电极。
7.一种电池包，其具备权利要求6所述的二次电池。
8.根据权利要求7所述的电池包，其中，所述电池包进一步具备：
通电用的外部端子、和
保护电路。
9.根据权利要求7或8所述的电池包，其中，所述电池包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。
10.一种车辆，其具备权利要求7～9中任一项所述的电池包。
11.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述车辆包含将所述车辆的动能转换成再生能量的机构。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022-147927 | 2022-09-16 | ||
| JP2023025408A JP2024043464A (ja) | 2022-09-16 | 2023-02-21 | 活物質、電極、二次電池、電池パック、及び車両 |
| JP2023-025408 | 2023-02-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117720128A true CN117720128A (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=90207527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310174088.8A Pending CN117720128A (zh) | 2022-09-16 | 2023-02-28 | 活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117720128A (zh) |
-
2023
- 2023-02-28 CN CN202310174088.8A patent/CN117720128A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101930648B1 (ko) | 활물질 | |
| US10056615B2 (en) | Active substance, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack | |
| US10361430B2 (en) | Active material, nonaqueous electrolyte battery, battery pack, and vehicle | |
| CN110911658B (zh) | 活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆 | |
| KR101688750B1 (ko) | 비수 전해질 전지용 활물질, 비수 전해질 전지 및 전지 팩 | |
| JP6659643B2 (ja) | 活物質、活物質複合材料、電極、二次電池、電池パック及び車両 | |
| CN110911659B (zh) | 活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆 | |
| CN110299534B (zh) | 电极、二次电池、电池组和车辆 | |
| CN110364724B (zh) | 活性物质、活性物质复合材料、电极、二次电池、电池组和车辆 | |
| JP2021190250A (ja) | 電極材料、電極、二次電池、電池パック、及び車両 | |
| US11990614B2 (en) | Active material, electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle | |
| EP4339162A1 (en) | Active material, electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle | |
| CN117720128A (zh) | 活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆 | |
| US20240088385A1 (en) | Niobium-titanium oxide, active material, electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle | |
| EP4339161A1 (en) | Active material, electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle | |
| JP7330151B2 (ja) | 活物質、電極、二次電池、電池パック、及び車両 | |
| CN117720127A (zh) | 活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆 | |
| US20230299278A1 (en) | Active material, electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle | |
| JP2024043465A (ja) | 活物質、電極、二次電池、電池パック、及び車両 | |
| JP2022145421A (ja) | 活物質、電極、二次電池、電池パック、及び車両 | |
| JP2024043464A (ja) | 活物質、電極、二次電池、電池パック、及び車両 | |
| JP2022141328A (ja) | 活物質、電極、二次電池、電池パック、及び車両 | |
| JP2022047958A (ja) | 活物質材料、電極、二次電池、電池パック及び車両 | |
| CN115775870A (zh) | 活性物质、电极、二次电池、电池包及车辆 | |
| CN116799139A (zh) | 电极、二次电池、电池包及车辆 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |