JP6652534B2 - Electrodes, non-aqueous electrolyte batteries, battery packs and vehicles - Google Patents

Electrodes, non-aqueous electrolyte batteries, battery packs and vehicles Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、電極、非水電解質電池、電池パック及び車両に関する。   Embodiments of the present invention relate to an electrode, a nonaqueous electrolyte battery, a battery pack, and a vehicle.

リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われる非水電解質電池は、高エネルギー密度電池として、盛んに研究が進められている。   Non-aqueous electrolyte batteries in which charging and discharging are performed by moving lithium ions between a negative electrode and a positive electrode are being actively studied as high energy density batteries.

この非水電解質電池は、小型電子機器用電源としての利用に加え、車載用途や定置用途など中大型電源としての利用も期待される。そのような中大型用途では、非水電解質電池は、寿命特性や高い安全性が要求される。更に、非水電解質電池は、高い入出力特性も必要となる。   This nonaqueous electrolyte battery is expected to be used not only as a power source for small electronic devices, but also as a medium-large power source for in-vehicle use and stationary use. In such medium and large-sized applications, the non-aqueous electrolyte battery is required to have a long life characteristic and high safety. Further, non-aqueous electrolyte batteries also require high input / output characteristics.

寿命特性や高い安全性を有する非水電解質電池の一例としては、負極においてスピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池が知られている。スピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウムは、リチウム吸蔵放出電位が1.55V(vs. Li/Li+)程度と高い。そのため、スピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウムを負極で用いた非水電解質電池は、電池電圧が低い。また、スピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウムは、リチウム吸蔵及び放出電位範囲において、充電状態の変化に伴う電位の変化が非常に小さいという特徴を有する。すなわち、スピネル型チタン酸リチウムの充放電曲線は、リチウム吸蔵及び放出電位範囲において、電位の平坦部を含んでいる。 As an example of a non-aqueous electrolyte battery having long life characteristics and high safety, a non-aqueous electrolyte battery using lithium titanate having a spinel-type crystal structure in a negative electrode is known. Lithium titanate having a spinel type crystal structure has a high lithium storage / release potential of about 1.55 V (vs. Li / Li + ). Therefore, a nonaqueous electrolyte battery using lithium titanate having a spinel-type crystal structure for the negative electrode has a low battery voltage. In addition, lithium titanate having a spinel-type crystal structure has a feature in that a change in potential due to a change in a charged state is extremely small in a range of lithium occlusion and release potential. That is, the charge / discharge curve of the spinel-type lithium titanate includes a flat portion of the potential in the range of lithium storage and release potential.

このような非水電解質電池においては、寿命特性の更なる改善が要求されている。   In such a non-aqueous electrolyte battery, further improvement in life characteristics is required.

特開2015−79742号公報JP 2015-79742 A 特開2016−35902号公報JP-A-2006-35902 特開2016−103325号公報JP-A-2006-103325 特開2016−171071号公報JP-A-2006-171071 特開2016−146359号公報JP-A-2006-146359 国際公開第2013/022034号公報International Patent Publication No. WO 2013/022034

日本分析化学会X線分析研究懇談会編 中井泉、泉富士夫編著、「粉末X線解析の実際」、第2版、朝倉書店、2009年7月10日発行、p.97〜115The Japan Society for Analytical Chemistry, X-ray Analysis Research Roundtable, edited by Izumi Nakai and Fujio Izumi, "Practical Practice of Powder X-Ray Analysis", 2nd edition, Asakura Shoten, published July 10, 2009, p. 97-115

優れた寿命特性を得ることができる電極、優れた寿命特性を示すことができる非水電解質電池、この非水電解質電池を具備した電池パック、及びこの電池パックを具備した車両を提供することを目的とする。   An object is to provide an electrode capable of obtaining excellent life characteristics, a non-aqueous electrolyte battery capable of exhibiting excellent life characteristics, a battery pack including the non-aqueous electrolyte battery, and a vehicle including the battery pack. And

実施形態によると、電極が提供される。この電極は、活物質含有層を具備する。活物質含有層は、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含む。活物質含有層はI2/I1≧1を満たす。I1は、活物質含有層についてのX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)により得られるX線光電子分光スペクトル(XPSスペクトル)において、289〜292eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP1の強度である。I2は、活物質含有層のX線光電子分光スペクトルにおいて283〜285eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP2の強度である。 According to an embodiment, an electrode is provided. This electrode has an active material containing layer. The active material-containing layer contains a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure. The active material containing layer satisfies I 2 / I 1 ≧ 1. I 1 is a peak P 1 that appears in a binding energy range of 289 to 292 eV in an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the active material-containing layer. The strength of I 2 is the intensity of the peak P 2 appearing in the binding energy range of 283 to 285 eV in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the active material containing layer.

実施形態によると、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、負極と、正極と、非水電解質とを具備する。負極は、負極活物質含有層を具備する。負極活物質含有層は、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含む。負極活物質含有層はI2/I1≧1を満たす。I1は、負極活物質含有層についてのX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)により得られるX線光電子分光スペクトル(XPSスペクトル)において、289〜292eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP1の強度である。I2は、負極活物質含有層のX線光電子分光スペクトルにおいて283〜285eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP2の強度である。 According to an embodiment, a non-aqueous electrolyte battery is provided. This non-aqueous electrolyte battery includes a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte. The negative electrode includes a negative electrode active material containing layer. The negative electrode active material-containing layer contains a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure. The negative electrode active material-containing layer satisfies I 2 / I 1 ≧ 1. I 1 is a peak P appearing in a binding energy range of 289 to 292 eV in an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) obtained by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) of the negative electrode active material-containing layer. 1 strength. I 2 is the intensity of the peak P 2 that appears in the binding energy range of 283 to 285 eV in the X-ray photoelectron spectrum of the negative electrode active material-containing layer.

実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、実施形態に係る非水電解質電池を備える。   According to an embodiment, a battery pack is provided. This battery pack includes the nonaqueous electrolyte battery according to the embodiment.

実施形態によると、車両が提供される。この車両は、実施形態に係る電池パックを搭載している。   According to an embodiment, a vehicle is provided. This vehicle is equipped with the battery pack according to the embodiment.

実施形態に係る一例の非水電解質電池が具備する負極の表面及び参考例の電池が具備する負極の表面のそれぞれのXPSスペクトルの一部。3 is a part of an XPS spectrum of each of a surface of a negative electrode included in a nonaqueous electrolyte battery of an example according to the embodiment and a surface of a negative electrode included in a battery of a reference example. 実施形態に係る非水電解質電池の一例を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a nonaqueous electrolyte battery according to an embodiment. 図2のA部の拡大断面図。The enlarged sectional view of the A section of FIG. 実施形態に係る非水電解質電池の他の例を模式的に示す部分切欠斜視図。FIG. 4 is a partially cutaway perspective view schematically showing another example of the nonaqueous electrolyte battery according to the embodiment. 図4のB部の拡大断面図。FIG. 5 is an enlarged sectional view of a portion B in FIG. 実施形態に係る電池パックの一例を示す分解斜視図。FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating an example of a battery pack according to an embodiment. 図6の電池パックの電気回路を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing an electric circuit of the battery pack in FIG. 6. 実施形態に係る車両の一例の概略断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of a vehicle according to an embodiment. 実施形態に係る他の例の車両の構成を示す図。The figure which shows the structure of the vehicle of another example which concerns on embodiment. 実施例1の非水電解質電池の作製手順の一部を示す概略図。FIG. 2 is a schematic view showing a part of the procedure for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery of Example 1. 実施例1の非水電解質電池の作製手順の一部を示す概略図。FIG. 2 is a schematic view showing a part of the procedure for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery of Example 1. 実施例1の非水電解質電池の作製手順の一部を示す概略図。FIG. 2 is a schematic view showing a part of the procedure for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery of Example 1. 実施例1の非水電解質電池の作製手順の一部を示す概略図。FIG. 2 is a schematic view showing a part of the procedure for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery of Example 1. 実施例1の非水電解質電池の作製手順の一部を示す概略図。FIG. 2 is a schematic view showing a part of the procedure for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery of Example 1. 実施例1の非水電解質電池の作製手順の一部を示す概略図。FIG. 2 is a schematic view showing a part of the procedure for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery of Example 1. 実施例1及び比較例1のそれぞれの非水電解質電池が具備する負極の表面のそれぞれのXPSスペクトルの一部。4 is a part of each XPS spectrum on the surface of the negative electrode included in each of the nonaqueous electrolyte batteries of Example 1 and Comparative Example 1.

以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are given to the same components throughout the embodiments, and redundant description will be omitted. In addition, each drawing is a schematic diagram for promoting the explanation and understanding of the embodiment, and the shape, dimensions, ratio, and the like are different from those of an actual device. In consideration of the above, the design can be appropriately changed.

(第1の実施形態)
第1の実施形態によると、電極及び非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、負極としての該電極と、正極と、非水電解質とを具備する。負極は、負極活物質含有層を具備する。負極活物質含有層は、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含む。負極活物質含有層はI2/I1≧1を満たす。I1は、負極活物質含有層についてのX線光電子分光法により得られるX線光電子分光スペクトルにおいて、289〜292eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP1の強度である。I2は、負極活物質含有層のX線光電子分光スペクトルにおいて283〜285eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP2の強度である。
(First embodiment)
According to a first embodiment, an electrode and a non-aqueous electrolyte battery are provided. This non-aqueous electrolyte battery includes the electrode as a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte. The negative electrode includes a negative electrode active material containing layer. The negative electrode active material-containing layer contains a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure. The negative electrode active material-containing layer satisfies I 2 / I 1 ≧ 1. I 1 is the intensity of the peak P 1 appearing in the binding energy range of 289 to 292 eV in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum obtained by the X-ray photoelectron spectroscopy on the negative electrode active material containing layer. I 2 is the intensity of the peak P 2 that appears in the binding energy range of 283 to 285 eV in the X-ray photoelectron spectrum of the negative electrode active material-containing layer.

第1の実施形態に係る非水電解質電池の負極が含む斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物は、チタン含有酸化物の中でも低い電位でLiを吸蔵又は放出することができる複合酸化物である。例えば、斜方晶型の結晶構造を有し且つ一般式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2z14+δで表されるNa含有ニオブチタン複合酸化物は、1.2〜1.4V(vs. Li/Li+)の範囲内のリチウム吸蔵及び放出電位、すなわち作動電位を示すことができる。上記一般式において、M1は、Cs、K、Mg、Sr、Ba及びCaからなる群より選択される少なくとも1種であり、M2は、Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn及びAlからなる群より選択される少なくとも1種であり、0≦v≦4、0<w<2、0≦x<2、0<y<2、0≦z<3、−0.5≦δ≦0.5である。 The Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure included in the negative electrode of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment can occlude or release Li at a low potential among titanium-containing oxides. It is a composite oxide. For example, has the crystal structure of orthorhombic Akiragata and general formula Li 2 + v Na 2-w M1 x Ti 6-yz Nb y M2 z O 14 + Na -containing niobium titanium composite oxide represented by δ, the 1 Lithium occlusion and release potential in the range of 0.2 to 1.4 V (vs. Li / Li + ), that is, an operating potential. In the above general formula, M1 is at least one selected from the group consisting of Cs, K, Mg, Sr, Ba and Ca, and M2 is Zr, Sn, V, Ta, Mo, W, Fe, Co , Mn and Al, at least one selected from the group consisting of 0 ≦ v ≦ 4, 0 <w <2, 0 ≦ x <2, 0 <y <2, 0 ≦ z <3, −0. 5 ≦ δ ≦ 0.5.

また、例えば斜方晶型の結晶構造を有し且つ上記一般式で表されるNa含有ニオブチタン複合酸化物は、上記作動電位範囲においては、充電状態の変化に伴い、大きな電位変化を示すことができる。   Further, for example, the Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure and represented by the above general formula may show a large potential change with a change in the state of charge in the operating potential range. it can.

そのため、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を負極において用いている非水電解質電池は、チタン酸リチウムを負極で用いている非水電解質電池に比べ、高い電池電圧を示すことができ、且つ充電状態を電位の変化に基づいて容易に把握することができる。   Therefore, the non-aqueous electrolyte battery using the Na-containing niobium titanium composite oxide having the orthorhombic crystal structure in the negative electrode shows a higher battery voltage than the non-aqueous electrolyte battery using lithium titanate in the negative electrode. And the state of charge can be easily grasped based on the change in potential.

しかしながら、発明者らは、鋭意研究の結果、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、反応性が高いため、非水電解質と副反応を起こしやすいという課題を有していることが分かった。そして、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いた非水電解質電池は、この副反応を原因として、寿命特性に劣るという課題があることが分かった。この課題を解決するために鋭意研究した結果、発明者らは、第1の実施形態に係る非水電解質電池を実現した。   However, as a result of earnest studies, the inventors have found that the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide has a high reactivity, and thus has a problem that a side reaction easily occurs with the nonaqueous electrolyte. . And it turned out that the non-aqueous electrolyte battery using the orthorhombic-type Na-containing niobium titanium composite oxide has a problem that the life characteristics are inferior due to this side reaction. As a result of intensive studies to solve this problem, the inventors have realized a nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment.

第1の実施形態に係る非水電解質電池は、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含み且つX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)によるX線光電子分光スペクトル(XPSスペクトル)において強度比I2/I1が1以上である負極活物質含有層を具備する。このような非水電解質電池は、負極活物質含有層上に、C−C部分及び/又はCHα部分(ここでαは、1以上3以下である)を含んだ被膜が十分に形成されているということができる。その詳細な理由は、以下に図1を参照しながら説明する。このような第1の実施形態に係る非水電解質電池では、負極活物質含有層が斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含んでいるが、負極活物質含有層の表面に形成された被膜が、Na含有ニオブチタン複合酸化物と非水電解質との副反応を防ぐことができる。その結果、第1の実施形態に係る非水電解質電池は、優れた寿命特性を示すことができる。 The non-aqueous electrolyte battery according to the first embodiment includes a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure and is subjected to X-ray photoelectron spectroscopy (X-ray Photoelectron Spectroscopy: XPS). intensity ratio I 2 / I 1 is provided with a negative electrode active material-containing layer which is 1 or more in the spectrum (XPS spectrum). In such a nonaqueous electrolyte battery, a film containing a CC portion and / or a CH α portion (here, α is 1 or more and 3 or less) is sufficiently formed on a negative electrode active material-containing layer. Can be said. The detailed reason will be described below with reference to FIG. In the non-aqueous electrolyte battery according to the first embodiment, the negative electrode active material-containing layer contains the Na-containing niobium titanium composite oxide having the orthorhombic crystal structure. Can prevent a side reaction between the Na-containing niobium titanium composite oxide and the non-aqueous electrolyte. As a result, the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment can exhibit excellent life characteristics.

次に、第1の実施形態に係る非水電解質電池において、負極活物質含有層の表面に十分な被膜が形成されている理由を、図1を参照しながら説明する。   Next, the reason why a sufficient film is formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer in the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

図1は、第1の実施形態に係る一例の非水電解質電池が具備する負極の表面及び参考例の電池が具備する負極の表面のそれぞれのXPSスペクトルの一部を示している。   FIG. 1 shows a part of each of the XPS spectra of the surface of the negative electrode included in the nonaqueous electrolyte battery of the example according to the first embodiment and the surface of the negative electrode included in the battery of the reference example.

図1に実線で示すスペクトル(1)は、第1の実施形態に係る第1の例の非水電解質電池が具備する負極の表面のC1s軌道に関するXPSスペクトルである。また、図1に破線で示すスペクトル(2)は、以下に詳細に説明するエージング処理を行わなかったこと以外は第1の例の非水電解質電池と同様にして作製した参考例1の非水電解質電池に含まれる負極の表面のC1s軌道に関するXPSスペクトルである。そして、図1に点線で示すスペクトル(3)は、非水電解質の組成を変更したこと以外は第1の例の非水電解質電池と同様にして作製した参考例2の非水電解質電池に含まれる負極の表面のC1s軌道に関するXPSスペクトルである。参考例2では、エージングに供した電池ユニットに含まれる非水電解質がエチレンカーボネートを含んでいなかった。   The spectrum (1) indicated by the solid line in FIG. 1 is an XPS spectrum related to the C1s orbit on the surface of the negative electrode included in the nonaqueous electrolyte battery of the first example according to the first embodiment. The spectrum (2) indicated by a broken line in FIG. 1 shows the non-aqueous electrolyte of Reference Example 1 produced in the same manner as the non-aqueous electrolyte battery of the first example except that the aging treatment described in detail below was not performed. 5 is an XPS spectrum related to a C1s orbit on a surface of a negative electrode included in an electrolyte battery. The spectrum (3) indicated by the dotted line in FIG. 1 is included in the nonaqueous electrolyte battery of Reference Example 2 manufactured in the same manner as the nonaqueous electrolyte battery of the first example except that the composition of the nonaqueous electrolyte was changed. 5 is an XPS spectrum related to a C1s orbit on a surface of a negative electrode to be measured. In Reference Example 2, the non-aqueous electrolyte contained in the battery unit subjected to aging did not contain ethylene carbonate.

図1に示す3つのスペクトル(1)〜(3)において、289〜292eVの結合エネルギー範囲にピークトップを有するピークP1は、電池に組み込む前の負極の表面についてのXPSスペクトルにも現れる。よって、ピークP1は、負極活物質含有層の構成材料、具体的には導電剤及び結着剤に由来するピークであるということができる。 In three spectra shown in FIG. 1 (1) to (3), a peak P 1 having a peak top in the binding energy range of 289~292eV appears to XPS spectra for the surface of the front of the negative electrode incorporated in the battery. Thus, the peak P 1 may be the constituent material of the anode active material-containing layer, that is specifically a peak derived from a conductive agent and a binder.

図1に示す3つのスペクトル(1)〜(3)を比較すると、ピークP1の強度I1については、第1の実施形態に係る第1の例の電池に関するスペクトル(1)のそれが最も小さいことが分かる。一方、ピークP1は、参考例1及び2の電池に関するスペクトル(2)及び(3)では、同様の強度を示すことが分かる。 Comparing the three spectra (1) to (3) shown in FIG. 1, the intensity I 1 of the peak P 1 is the most in the spectrum (1) relating to the battery of the first example according to the first embodiment. It turns out to be small. On the other hand, it can be seen that the peak P 1 shows the same intensity in the spectra (2) and (3) for the batteries of Reference Examples 1 and 2.

一方、図1に示す3つのスペクトル(1)〜(3)において、283〜285eVの結合エネルギー範囲にピークトップを有するピークP2は、ピークP1とは異なる挙動を示す。具体的には、図1から明らかなように、スペクトル(1)でのピークP2の強度I2は、スペクトル(2)及び(3)のそれらに比べて大きい。また、ピークP2の強度I2については、エージングを行わなかった参考例1の電池についてのスペクトル(2)のそれが最も小さいことが分かる。この事実から、ピークP2は、以下に詳細に説明するエージングによって生じた物質に由来するピークであることが分かる。 On the other hand, in the three spectra shown in FIG. 1 (1) to (3), a peak P 2 have a peak top in the binding energy range of 283~285eV may behave differently than the peak P 1. Specifically, as apparent from FIG. 1, the intensity I 2 of the peak P 2 in the spectrum (1) is larger than those in the spectra (2) and (3). Also, it can be seen that the intensity I 2 of the peak P 2 is the smallest in the spectrum (2) of the battery of Reference Example 1 in which aging was not performed. From this fact, it can be seen that the peak P 2 is a peak derived from a substance generated by aging described in detail below.

まとめると、ピークP1の挙動から、XPSスペクトル(1)を示す負極では、負極活物質含有層の表面に何らかの物質、すなわち表面被膜が形成しているため、負極活物質含有層の構成材料に由来するピークP1の強度I1が小さかったと考えられる。また、ピークP2の挙動から、XPSスペクトル(1)を示す負極の負極活物質含有層の表面に形成している表面被膜は、以下に詳細に説明するエージングによって生じた物質であることが分かる。 In summary, from the behavior of the peak P 1, in the negative electrode showing the XPS spectrum (1), since any substance, that is, a surface film is formed on the surface of the negative electrode active material containing layer, the negative electrode active material contains intensity I 1 of the derived peak P 1 is considered small. Further, from the behavior of the peak P 2, the surface coating is formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer of the negative electrode showing the XPS spectra (1) may be seen to be a substance produced by aging, described in detail below .

なお、ピークP1は、COO部分及び/又はCO3 2-部分を構成するCに帰属され得る。また、ピークP2はC−C部分及び/又はCHα部分(ここでαは、1以上3以下である)を構成するCに帰属され得る。 The peak P 1 can be attributed to C constituting the COO moiety and / or CO 3 2- moiety. The peak P 2 is (are alpha, where in is 1 to 3) C-C section and / or CH alpha moiety may be attributed to C constituting the.

更に、スペクトル(3)の284〜286eVの結合エネルギー領域にピークトップを示すピークP3は、ピークP2と同様に、C−C部分及び/又はCHα部分を構成するCに帰属され得る。ピークP3は、エージングによる被膜が十分に形成されていないため、ピークP2よりも高エネルギー領域にピークトップを有すると考えられる。 Furthermore, the peak P 3 showing a peak top in the binding energy range 284~286eV of the spectrum (3), as the peak P 2, can be attributed to C constituting the C-C section and / or CH alpha moiety. It is considered that the peak P 3 has a peak top in a higher energy region than the peak P 2 because a film due to aging is not sufficiently formed.

そして、スペクトル(2)において顕著なピークP4は、286〜287eVの結合エネルギー領域にピークトップを示す。このピークP4は、C−O部分及び/又はC−N部分を構成するCに帰属され得る。 The prominent peaks P 4 in the spectrum (2) shows a peak top in the binding energy range 286~287EV. The peak P 4 can be attributed to C constituting the C-O moiety and / or C-N moiety.

負極活物質含有層の表面に形成された被膜は、負極活物質含有層が含むNa含有ニオブチタン複合酸化物と非水電解質との副反応を抑制することができる。   The coating formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer can suppress a side reaction between the Na-containing niobium titanium composite oxide contained in the negative electrode active material-containing layer and the nonaqueous electrolyte.

強度比I2/I1は、表面被膜の成分に由来するピークP2の強度の、負極活物質含有層の構成材料の成分に由来するピークP1の強度に対する比である。この強度比I2/I1が1以上である第1の実施形態に係る非水電解質電池は、先に説明したように、負極活物質含有層の表面に十分な被膜が形成されており、負極活物質含有層が含むNa含有ニオブチタン複合酸化物と非水電解質との副反応を抑制することができる。その結果、第1の実施形態に係る非水電解質電池は、優れた寿命特性を示すことができる。 Intensity ratio I 2 / I 1 is the intensity of peak P 2 derived from the components of the surface coating is the ratio to the intensity of the peak P 1 derived from the component of the constituent material of the anode active material-containing layer. In the non-aqueous electrolyte battery according to the first embodiment in which the intensity ratio I 2 / I 1 is 1 or more, as described above, a sufficient film is formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer, A side reaction between the Na-containing niobium titanium composite oxide contained in the negative electrode active material-containing layer and the nonaqueous electrolyte can be suppressed. As a result, the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment can exhibit excellent life characteristics.

一方、強度比I2/I1が1未満である非水電解質電池では、負極活物質含有層の表面に十分な被膜が形成されていない。このような非水電解質電池は、負極活物質含有層が含むNa含有ニオブチタン複合酸化物と非水電解質との副反応を十分に抑制することができないため、優れた寿命特性を示すことができない。 On the other hand, in a non-aqueous electrolyte battery having a strength ratio I 2 / I 1 of less than 1, a sufficient film is not formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer. Such a non-aqueous electrolyte battery cannot sufficiently suppress the side reaction between the Na-containing niobium titanium composite oxide contained in the negative electrode active material-containing layer and the non-aqueous electrolyte, and cannot exhibit excellent life characteristics.

強度比I2/I1は、5以下であることが好ましい。強度比I2/I1が1以上5以下である場合、被膜がより適度に形成されている。強度比I2/I1は、1以上3以下であることがより好ましい。 The intensity ratio I 2 / I 1 is preferably 5 or less. When the intensity ratio I 2 / I 1 is 1 or more and 5 or less, the coating is more appropriately formed. The intensity ratio I 2 / I 1 is more preferably 1 or more and 3 or less.

なお、例えばスピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウム(例えば、Li4Ti512)は、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物よりも非水電解質との反応性が低い。そのため、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含まず、代わりにスピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウムを含んだ負極を具備した非水電解質電池は、強度比I2/I1を1以上にすることによる寿命特性の向上を期待できない。これは、チタン酸リチウムは、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物よりも作動電位が高いため、負極の表面において被膜が形成しづらいからであると考えられる。更に、チタン酸リチウムは、強度比I2/I1の値に関わらず、優れたサイクル特性を示すことができる。 Note that, for example, lithium titanate having a spinel type crystal structure (eg, Li 4 Ti 5 O 12 ) has a higher reactivity with a nonaqueous electrolyte than a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic type crystal structure. Low. Therefore, a non-aqueous electrolyte battery including a negative electrode that does not include a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure and instead includes a lithium titanate having a spinel crystal structure has an intensity ratio of I 2 No improvement in life characteristics can be expected by setting / I 1 to 1 or more. This is presumably because lithium titanate has a higher operating potential than a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure, and thus it is difficult to form a film on the surface of the negative electrode. Further, lithium titanate, regardless of the value of the intensity ratio I 2 / I 1, it is possible to exhibit excellent cycle characteristics.

以下、第1の実施形態に係る非水電解質電池を、より詳細に説明する。
第1の実施形態に係る非水電解質電池は、負極と、正極と、非水電解質とを具備する。
Hereinafter, the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment will be described in more detail.
The non-aqueous electrolyte battery according to the first embodiment includes a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte.

負極は、負極活物質含有層を具備する。負極は、負極集電体を更に具備することもできる。負極集電体は、互いに反対の向きに向いた2つの表面を有することができる。負極集電体は、例えば、帯状である。負極活物質含有層は、負極集電体の両方の表面又は片方の表面に担持されることができる。負極集電体は、負極活物質含有層を担持していない部分を含むこともできる。この部分は、例えば、負極タブとして働くことができる。或いは、負極は、負極集電体とは別体の負極タブを含むこともできる。   The negative electrode includes a negative electrode active material containing layer. The negative electrode may further include a negative electrode current collector. The negative electrode current collector can have two surfaces facing in opposite directions. The negative electrode current collector has, for example, a band shape. The negative electrode active material-containing layer can be supported on both surfaces or one surface of the negative electrode current collector. The negative electrode current collector may include a portion that does not support the negative electrode active material-containing layer. This portion can serve, for example, as a negative electrode tab. Alternatively, the negative electrode may include a negative electrode tab separate from the negative electrode current collector.

負極活物質含有層は、負極活物質を含むことができる。斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物は、負極活物質として、又は負極活物質の一部として、負極活物質含有層に含まれ得る。負極活物質含有層は、導電剤及び結着剤を更に含むことができる。   The negative electrode active material containing layer can include a negative electrode active material. The Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure may be included in the negative electrode active material-containing layer as the negative electrode active material or as a part of the negative electrode active material. The negative electrode active material-containing layer may further include a conductive agent and a binder.

負極活物質含有層は、負極の表面を構成することができる。すなわち、負極のX線光電子分光スペクトルは、負極活物質含有層の表面のX線光電子分光スペクトルであるということもできる。   The negative electrode active material containing layer can constitute the surface of the negative electrode. That is, it can be said that the X-ray photoelectron spectrum of the negative electrode is the X-ray photoelectron spectrum of the surface of the negative electrode active material-containing layer.

先に説明したように、第1の実施形態に係る非水電解質電池では、負極活物質含有層の表面上に、被膜が形成している状態にある。ただし、この被膜は、負極活物質含有層の厚さに比べて非常に薄く、肉眼ではもちろん、例えば走査型電子顕微鏡によっても、その存在を像として確認することは困難である。しかしながら、負極活物質含有層のX線光電子分光スペクトルにより得られる強度比I2/I1が1以上であれば、先に説明した理由により、負極活物質含有層の表面上に被膜が十分に形成しているということができる。また、XPSの結果から被膜の存在の確認及びその由来の推定を行うことができるが、被膜の組成自体を確認することは困難である。 As described above, in the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment, a film is formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer. However, this film is extremely thin compared to the thickness of the negative electrode active material-containing layer, and it is difficult to confirm its existence as an image not only with the naked eye but also with, for example, a scanning electron microscope. However, if the intensity ratio I 2 / I 1 of the negative electrode active material-containing layer obtained by the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum is 1 or more, a sufficient film is formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer for the reason described above. It can be said that it is formed. In addition, although the presence of the coating and the origin thereof can be confirmed from the XPS results, it is difficult to confirm the composition of the coating itself.

正極は、正極集電体と、正極活物質含有層とを具備することができる。正極集電体は、互いに反対の向きに向いた2つの表面を有することができる。正極集電体は、例えば、帯状である。正極活物質含有層は、正極集電体の両方の表面又は片方の表面に担持されることができる。正極集電体は、正極活物質含有層を担持していない部分を含むこともできる。この部分は、例えば、正極タブとして働くことができる。或いは、正極は、正極集電体とは別体の正極タブを含むこともできる。正極活物質含有層は、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を含むことができる。   The positive electrode can include a positive electrode current collector and a positive electrode active material-containing layer. The positive electrode current collector can have two surfaces facing in opposite directions. The positive electrode current collector has, for example, a belt shape. The positive electrode active material-containing layer can be supported on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector. The positive electrode current collector may include a portion that does not support the positive electrode active material-containing layer. This portion can serve, for example, as a positive electrode tab. Alternatively, the positive electrode may include a positive electrode tab separate from the positive electrode current collector. The positive electrode active material-containing layer can include, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.

第1の実施形態に係る非水電解質電池は、セパレータ、外装部材、正極端子及び負極端子を更に具備していてもよい。   The nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment may further include a separator, an exterior member, a positive electrode terminal, and a negative electrode terminal.

正極及び負極は、間にセパレータを介在させて、電極群を構成することができる。非水電解質は、電極群に保持されることができる。電極群は、様々な態様をとることができる。例えば、電極群は、スタック型でもよい。スタック型の電極群は、例えば、複数の正極と、複数の負極とを、正極と負極との間にセパレータを挟んだ状態で互いに積層させることによって得ることができる。或いは、電極群は、捲回型でもよい。捲回型の電極群は、例えば、正極と負極とを間にセパレータを挟んで積層して得られた積層体を捲回することによって得ることができる。捲回体はプレスに供されてもよい。電極群は、以上の構造以外の構造を有することもできる。   The positive electrode and the negative electrode can form an electrode group with a separator interposed therebetween. The non-aqueous electrolyte can be retained on the electrode group. The electrode group can take various modes. For example, the electrode group may be of a stack type. The stacked electrode group can be obtained, for example, by laminating a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. Alternatively, the electrode group may be of a wound type. The wound electrode group can be obtained, for example, by winding a laminate obtained by laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween. The wound body may be subjected to a press. The electrode group may have a structure other than the above structure.

外装部材は、電極群及び非水電解質を収容することができる。正極端子は、正極に電気的に接続することができる。負極端子は、負極に電気的に接続することができる。   The exterior member can accommodate the electrode group and the non-aqueous electrolyte. The positive electrode terminal can be electrically connected to the positive electrode. The negative electrode terminal can be electrically connected to the negative electrode.

以下、正極、負極、非水電解質、セパレータ、外装部材、正極端子及び負極端子について詳細に説明する。   Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the nonaqueous electrolyte, the separator, the exterior member, the positive electrode terminal, and the negative electrode terminal will be described in detail.

1)正極
正極集電体は、アルミニウム箔、又はMg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及びSiから選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
1) Positive electrode The positive electrode current collector is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil containing at least one element selected from Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu and Si.

アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の厚さは、例えば20μm以下であり、より好ましくは15μm以下である。アルミニウム箔の純度は99質量%以上であることが好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素、などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は1%以下であることが好ましい。   The thickness of the aluminum foil and the aluminum alloy foil is, for example, 20 μm or less, and more preferably 15 μm or less. The purity of the aluminum foil is preferably 99% by mass or more. As the aluminum alloy, an alloy containing elements such as magnesium, zinc, and silicon is preferable. On the other hand, the content of transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium is preferably 1% or less.

正極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵放出することが可能な、二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅及び酸化ニッケル、並びに、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn2-yy4又はLixMn1-yy2)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNi1-xy2)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLixCo1-yy2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLixNi1-y-zCo2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLixMn1-y-zCoyz2)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(例えば、LixNi1-y-zCoyMnz2)、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物(例えば、LixNi1-y-zCoyAlz2)、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLixMn2-yNiy4)、オリビン型の結晶構造を有するリチウムリン酸化物(例えば、LixFePO4、LixMnPO4、LixMn1-yFeyPO4、LixCoPO4、LixMn1-y-zFeyzPO4)、硫酸鉄(Fe2(SO43)、及びバナジウム酸化物(例えばV25)から選択される少なくとも1種を用いることができる。上記において、0<x≦1であり、0≦y≦1であり、0≦z≦1であることが好ましい。上記において、Mは、Mg、Ca、Al、Ti、Zn及びZrからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である。 As the positive electrode active material, for example, manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, and lithium manganese composite oxide (for example, Li x Mn 2-y M) capable of inserting and extracting lithium can be used. y O 4 or Li x Mn 1-y M y O 2), lithium nickel composite oxides (e.g., Li x Ni 1-x M y O 2), lithium cobalt composite oxide (e.g., Li x Co 1-y M y O 2), lithium nickel cobalt composite oxide (e.g., Li x Ni 1-yz Co y M z O 2), lithium manganese cobalt composite oxides (e.g., Li x Mn 1-yz Co y M z O 2), lithium nickel cobalt-manganese composite oxide (e.g., Li x Ni 1-yz Co y Mn z O 2), lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxide (e.g., Li x Ni 1-yz Co y Al z O 2), spinel Lithium manganese nickel complex oxide having a crystal structure (e.g., Li x Mn 2-y Ni y O 4), lithium phosphorus oxides having the crystal structure of olivine (e.g., Li x FePO 4, Li x MnPO 4, Li x Mn 1-y Fe y PO 4 , Li x CoPO 4, Li x Mn 1-yz F y M z PO 4 ), iron sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), and vanadium oxide (for example, V 2 O 5) ) Can be used. In the above, 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and preferably 0 ≦ z ≦ 1. In the above, M is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Al, Ti, Zn and Zr.

これらの中でも、リチウムマンガン複合酸化物(LixMn2-yy4)、リチウムコバルト複合酸化物(LixCo1-yy2)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLixNi1-y-zCo2)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLixMn1-y-zCoyz2)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(例えば、LixNi1-y-zCoyMnz2)、及びオリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えば、LixFePO4、LixMnPO4、LixMn1-yFeyPO4、LixCoPO4、LixMn1-y-zFeyzPO4)から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。上記において、0<x≦1であり、0≦y≦1であり、0≦z≦1であることが好ましい。 Among them, lithium-manganese composite oxide (Li x Mn 2-y M y O 4), lithium cobalt composite oxide (Li x Co 1-y M y O 2), lithium nickel cobalt composite oxide (e.g. Li x Ni 1-yz Co y M z O 2), lithium manganese cobalt composite oxides (e.g., Li x Mn 1-yz Co y M z O 2), lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (e.g., Li x Ni 1-yz Co y Mn z O 2 ) and a lithium phosphate having an olivine structure (eg, Li x FePO 4 , Li x MnPO 4 , Li x Mn 1-y Fe y PO 4 , Li x CoPO 4, Li x Mn 1 it is preferred to use at least one selected from -yz Fe y M z PO 4) . In the above, 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and preferably 0 ≦ z ≦ 1.

リチウムコバルト複合酸化物を含んだ正極は、優れたレート特性を示すことができるので、好ましい。また、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を含んだ正極は、高エネルギー密度を実現することができ、更に優れた寿命特性を示すことができるので、好ましい。また、スピネル型リチウムマンガン複合酸化物を含んだ正極は、優れた寿命特性及び優れたレート特性を実現できるため、好ましい。そして、オリビン型リチウムマンガン鉄複合リン酸化合物を含んだ正極は、優れた寿命特性、特に高温での優れた寿命特性を実現できるので、好ましい。   A positive electrode containing a lithium-cobalt composite oxide is preferable because it can exhibit excellent rate characteristics. In addition, a positive electrode containing a lithium nickel cobalt manganese composite oxide is preferable because a high energy density can be realized and further excellent life characteristics can be exhibited. Further, a positive electrode containing a spinel-type lithium manganese composite oxide is preferable because it can realize excellent life characteristics and excellent rate characteristics. A positive electrode containing the olivine-type lithium-manganese-iron composite phosphate compound is preferable because it can realize excellent life characteristics, particularly, excellent life characteristics at high temperatures.

正極活物質は、例えば、粒子の形状を有することができる。正極活物質の粒子は、一次粒子でもよいし、又は一次粒子が凝集してなる二次粒子を含んでいてもよい。正極活物質の粒子は、一次粒子と二次粒子との混合物でもよい。一次粒子の平均一次粒子径は、10nm以上10μm以下であることが好ましく、50nm以上5μm以下であることがより好ましい。二次粒子の平均二次粒子径は、500nm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上20μm以下であることがより好ましい。   The positive electrode active material can have, for example, a particle shape. The particles of the positive electrode active material may be primary particles, or may include secondary particles formed by aggregation of the primary particles. The particles of the positive electrode active material may be a mixture of primary particles and secondary particles. The average primary particle size of the primary particles is preferably from 10 nm to 10 μm, more preferably from 50 nm to 5 μm. The average secondary particle diameter of the secondary particles is preferably 500 nm or more and 50 μm or less, more preferably 1 μm or more and 20 μm or less.

導電剤は、集電性能を高め、且つ活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために、必要に応じて配合される。導電剤の例には、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛及び/又はコークスなどの炭素質物が含まれる。導電剤としては、これらの炭素質物のうちの1種を単独で用いてもよく、複数の炭素質物を組み合わせて用いてもよい。   The conductive agent is added as necessary to enhance current collection performance and to reduce contact resistance between the active material and the current collector. Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as acetylene black, Ketjen black, graphite and / or coke. As the conductive agent, one of these carbonaceous materials may be used alone, or a plurality of carbonaceous materials may be used in combination.

結着剤は、活物質、導電剤及び集電体を結着させる作用を有することができる。結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、セルロース系化合物、例えばカルボキシルメチルセルロースナトリウム(CMCのNa塩)、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリル樹脂又はその共重合体、ポリアクリル酸及びポリアクリロニトリルからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることができるが、これらに限定されない。   The binder can have an action of binding the active material, the conductive agent, and the current collector. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), cellulose compounds such as sodium carboxymethylcellulose (Na salt of CMC), fluorine rubber, styrene butadiene rubber, acrylic resin and the like. At least one selected from the group consisting of a copolymer, polyacrylic acid, and polyacrylonitrile can be used, but is not limited thereto.

正極活物質、導電剤並びに結着剤は、それぞれ80質量%以上95質量%以下、3質量%以上18質量%以下、及び2質量%以上17質量%以下の割合で配合することが好ましい。導電剤は、3質量%以上の量にすることにより上述した効果を発揮することができる。導電剤は、18質量%以下の量にすることにより高温保存下での導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。結着剤は、2質量%以上の量にすることにより十分な電極強度が得られる。結着剤は、17質量%以下の量にすることにより、正極中の絶縁材料である結着剤の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。   It is preferable that the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder are mixed in proportions of 80% by mass to 95% by mass, 3% by mass to 18% by mass, and 2% by mass to 17% by mass, respectively. When the amount of the conductive agent is 3% by mass or more, the above-described effect can be exhibited. By setting the amount of the conductive agent to 18% by mass or less, the decomposition of the non-aqueous electrolyte on the surface of the conductive agent during storage at a high temperature can be reduced. When the amount of the binder is 2% by mass or more, sufficient electrode strength can be obtained. By setting the amount of the binder to 17% by mass or less, the amount of the binder, which is an insulating material in the positive electrode, can be reduced, and the internal resistance can be reduced.

正極は、例えば、以下のように作製することができる。まず、上述した正極活物質、導電剤及び結着剤を用意する。次に、これらを適当な溶媒に懸濁させ、この懸濁液を、アルミニウム箔などの集電体の片面又は両面に塗布し、乾燥させる。懸濁液を乾燥させた後の集電体をプレスすることにより、正極が得られる。得られる正極は、例えば、帯状の電極である。正極はまた、正極活物質、導電剤及び結着剤をペレット状に形成して正極活物質含有層とし、これを集電体上に形成することにより作製してもよい。   The positive electrode can be manufactured, for example, as follows. First, the above-described positive electrode active material, conductive agent, and binder are prepared. Next, these are suspended in an appropriate solvent, and this suspension is applied to one or both surfaces of a current collector such as an aluminum foil and dried. By pressing the current collector after drying the suspension, a positive electrode is obtained. The obtained positive electrode is, for example, a band-shaped electrode. The positive electrode may also be manufactured by forming a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder into a pellet to form a positive electrode active material-containing layer, and forming the layer on a current collector.

2)負極
負極集電体は、アルミニウム箔又はMg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及びSiから選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
2) Negative electrode The negative electrode current collector is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil containing at least one element selected from Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu and Si.

アルミニウム箔及びアルミニウム合金箔の厚さは、20μm以下、より好ましくは15μm以下である。アルミニウム箔の純度は99質量%以上が好ましい。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は1質量%以下にすることが好ましい。   The thickness of the aluminum foil and the aluminum alloy foil is 20 μm or less, more preferably 15 μm or less. The purity of the aluminum foil is preferably 99% by mass or more. As the aluminum alloy, an alloy containing an element such as magnesium, zinc, or silicon is preferable. On the other hand, the content of transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium is preferably 1% by mass or less.

先に述べたように、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物は、負極活物質として、又は負極活物質の一部として、負極活物質含有層に含まれ得る。すなわち、負極活物質は、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物以外の、他の負極活物質を含んでいてもよい。他の負極活物質は、後述する。   As described above, the Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure can be included in the negative electrode active material-containing layer as the negative electrode active material or as a part of the negative electrode active material. That is, the negative electrode active material may include another negative electrode active material other than the Na-containing niobium titanium composite oxide having the orthorhombic crystal structure. Other negative electrode active materials will be described later.

斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物は、負極活物質含有層が含む負極活物質の質量の70質量%以上を占めていることが好ましく、80%以上を占めていることがより好ましい。負極活物質は、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物以外の他の負極活物質を含まないことが更に好ましい。   The Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure preferably accounts for 70% by mass or more of the mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode active material-containing layer, and accounts for 80% or more. Is more preferred. More preferably, the negative electrode active material does not contain any other negative electrode active material other than the Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure.

斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物は、例えば、一般式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2z14+δで表すことができる。 Na-containing niobium titanium composite oxide having a crystal structure of orthorhombic Akiragata, for example, can be represented by the general formula Li 2 + v Na 2-w M1 x Ti 6-yz Nb y M2 z O 14 + δ.

上記一般式において、添字vは、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の充電状態に応じて、0≦v<4で変化する。なお、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、放電状態においては、0≦v≦0.2の値をとることができる。   In the above general formula, the subscript v changes in a range of 0 ≦ v <4 according to the state of charge of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can have a value of 0 ≦ v ≦ 0.2 in a discharged state.

上記一般式において、添字wは、0より大きく2未満の値をとる。添字wは、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物におけるNaの量の指標である。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、これが含むNaの量により、Liの吸蔵及び放出電位を調整することができる。すなわち、上記一般式における添字wの値を変更することにより、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の作動電位を適宜変更することができる。   In the above general formula, the subscript w takes a value greater than 0 and less than 2. The subscript w is an index of the amount of Na in the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide. In the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide, the occlusion and release potential of Li can be adjusted by the amount of Na contained therein. That is, by changing the value of the subscript w in the above general formula, the operating potential of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can be appropriately changed.

上記一般式において、M1は、Cs、K、Mg、Sr、Ba及びCaからなる群より選択される少なくとも1種である。M1は、Cs、K、Mg、Sr、Ba及びCaからなる群より選択される1種でもよいし、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせでもよい。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Csを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Kを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Mgを含むことにより、優れたサイクル特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Srを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Baを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Caを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。M1は、Sr又はBaのうち少なくとも1種を含むことがより好ましい。   In the above general formula, M1 is at least one selected from the group consisting of Cs, K, Mg, Sr, Ba and Ca. M1 may be one selected from the group consisting of Cs, K, Mg, Sr, Ba and Ca, or a combination of two or more of these. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent cycle characteristics by containing Cs. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent cycle characteristics by containing K. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize excellent cycle characteristics by containing Mg. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent rate characteristics by containing Sr. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent rate characteristics by containing Ba. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent rate characteristics by containing Ca. M1 more preferably contains at least one of Sr and Ba.

上記一般式において、添字xは、例えば、0≦x<2の値をとることができる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、添字xが0≦x<2になるようにM1を含むと、単相の結晶相となり易くなる。さらに、このような複合酸化物では、固体内のLi拡散性が十分であり、十分な入出力特性が得られる。添字xは、0.05以上0.2以下の値をとることが好ましい。添字xがこの範囲内にある斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、より優れたレート特性を示すことができる。或いは、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、M1を含まなくてもよい。   In the above general formula, the subscript x can take a value of 0 ≦ x <2, for example. When the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide contains M1 so that the subscript x satisfies 0 ≦ x <2, it becomes easy to become a single-phase crystal phase. Further, in such a composite oxide, Li diffusibility in a solid is sufficient, and sufficient input / output characteristics can be obtained. It is preferable that the subscript x has a value of 0.05 or more and 0.2 or less. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having the subscript x in this range can exhibit more excellent rate characteristics. Alternatively, the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide may not include M1.

上記一般式において、添字yは0<y<2の値をとることができる。添字yの値が0よりも大きい上記一般式で表される斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、より高い可逆容量を実現することができる。また、添字yの値が2未満である上記一般式で表される斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、単相の結晶相となり易くなる。さらに、このような複合酸化物では、固体内のLi拡散性が十分であり、十分な入出力特性が得られる。好ましくは0.1≦y≦0.8である。また、添字yの値が0.1以上0.8以下である上記一般式で表される斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、可逆的な充放電容量を十分に提供することができると共に、十分な入出力特性を実現することもできる。添字yは、0.1以上1以下の値をとることが好ましい。添字yの値がこの範囲内にある上記一般式で表される斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、より優れたレート特性を示すことができる。   In the above general formula, the subscript y can take a value of 0 <y <2. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the above general formula in which the value of the subscript y is larger than 0 can realize higher reversible capacity. In addition, the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the above general formula in which the value of the subscript y is less than 2 tends to be a single-phase crystal phase. Further, in such a composite oxide, Li diffusibility in a solid is sufficient, and sufficient input / output characteristics can be obtained. Preferably, 0.1 ≦ y ≦ 0.8. Further, the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the above general formula in which the value of the subscript y is 0.1 or more and 0.8 or less can sufficiently provide reversible charge / discharge capacity. At the same time, sufficient input / output characteristics can be realized. The subscript y preferably has a value of 0.1 or more and 1 or less. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the above general formula in which the value of the subscript y is within this range can exhibit more excellent rate characteristics.

上記一般式において、M2は、Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn及びAlからなる群より選択される少なくとも1種である。M2は、Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn及びAlからなる群より選択される1種でもよいし、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせでもよい。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Zrを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Snを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。V及びTaは、Nbと同様の物理的及び化学的性質を示すことができる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Moを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Wを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Feを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Coを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Mnを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、Alを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。M2は、Al、Zr、Sn及びVからなる群より選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。他の好ましい態様では、M2は、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co及びMnからなる群より選択される少なくとも1種である。或いは、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、M2を含まなくてもよい。   In the above general formula, M2 is at least one selected from the group consisting of Zr, Sn, V, Ta, Mo, W, Fe, Co, Mn and Al. M2 may be one selected from the group consisting of Zr, Sn, V, Ta, Mo, W, Fe, Co, Mn, and Al, or a combination of two or more of these. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent cycle characteristics by containing Zr. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent rate characteristics by containing Sn. V and Ta can exhibit similar physical and chemical properties as Nb. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent rate characteristics by containing Mo. By including W, the rhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent rate characteristics. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent cycle characteristics by containing Fe. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent cycle characteristics by containing Co. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent cycle characteristics by containing Mn. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can realize more excellent rate characteristics by containing Al. M2 more preferably contains at least one selected from the group consisting of Al, Zr, Sn and V. In another preferred embodiment, M2 is at least one selected from the group consisting of Sn, V, Ta, Mo, W, Fe, Co, and Mn. Alternatively, the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide may not contain M2.

上記一般式において、添字zは、例えば、0≦z<3の値をとることができる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、添字zの値が3未満になるようにM2を含むことにより、単相の結晶相となり易くなる。さらに、このような複合酸化物では、固体内のLi拡散性が十分であり、十分な入出力特性が得られる。添字zは、0.1以上0.3以下の値をとることが好ましい。添字zの値がこの範囲内にある上記一般式で表される斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、より優れたレート特性を示すことができる。   In the above general formula, the subscript z can take a value of, for example, 0 ≦ z <3. When the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide contains M2 so that the value of the subscript z is less than 3, it becomes easy to become a single-phase crystal phase. Further, in such a composite oxide, Li diffusibility in a solid is sufficient, and sufficient input / output characteristics can be obtained. It is preferable that the subscript z has a value of 0.1 or more and 0.3 or less. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the above general formula having the subscript z in this range can exhibit more excellent rate characteristics.

添字δは、例えば、−0.5≦δ≦0.5の値をとることができる。添字δの値がこの範囲内にある上記一般式で表される斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、優れた充放電サイクル特性を示すことができる。また、このような複合酸化物は、単相の結晶相の状態を取ることができ、不純物の生成量を抑えることができる。添字δは、−0.1≦δ≦0.1の値をとることが好ましい。添字δの値がこの範囲内にある上記一般式で表される斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、より優れたレート特性及びより優れたサイクル特性を示すことができる。   The subscript δ can take, for example, a value of −0.5 ≦ δ ≦ 0.5. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the above general formula having the subscript δ within this range can exhibit excellent charge / discharge cycle characteristics. Further, such a composite oxide can be in a single crystal phase state, and the amount of generated impurities can be suppressed. The subscript δ preferably has a value of −0.1 ≦ δ ≦ 0.1. The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the above general formula having the subscript δ within this range can exhibit more excellent rate characteristics and more excellent cycle characteristics.

上記一般式における添字v、w、x、y、z及びδは、先に説明した範囲内の値をとることができるが、当該一般式で表される複合酸化物が、電荷的中性を示すことができるように、各添字の値は組み合わせて選択され得る。   The subscripts v, w, x, y, z, and δ in the above general formula can take values within the ranges described above, but the complex oxide represented by the general formula has a charge neutrality. As can be shown, the value of each subscript can be selected in combination.

斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、例えば、粒子の形状を有することができる。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子は、一次粒子でもよいし、又は一次粒子の凝集体としての二次粒子でもよい。或いは、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子は、一次粒子と、二次粒子との混合物でもよい。さらに、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子は、表面に炭素が付着していてもよい。炭素は、一次粒子の表面に付着していてもよいし、二次粒子の表面に付着していてもよい。或いは、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子は、表面に炭素が付着した一次粒子が凝集してなる二次粒子を含んでいてもよい。このような二次粒子は、一次粒子間に炭素が存在しているため、優れた導電性を示すことができる。このような二次粒子を含む態様は、負極活物質含有層がより低い抵抗を示すことができるので、好ましい。   The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can have, for example, a particle shape. The particles of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide may be primary particles or secondary particles as an aggregate of the primary particles. Alternatively, the particles of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide may be a mixture of primary particles and secondary particles. Further, the particles of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide may have carbon attached to the surface. The carbon may be attached to the surface of the primary particles, or may be attached to the surface of the secondary particles. Alternatively, the particles of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide may include secondary particles formed by aggregating primary particles having carbon attached to the surface. Such secondary particles can exhibit excellent conductivity because carbon exists between the primary particles. An embodiment including such secondary particles is preferable because the negative electrode active material-containing layer can exhibit lower resistance.

斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子の平均一次粒子径は、0.5μm以上3μm以下であることが好ましく、0.9μm以上2μm以下であることがより好ましい。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子の平均二次粒子径は、5μm以上20μm以下であることが好ましく、8μm以上12μm以下であることがより好ましい。これらの好ましい粒子径は、炭素を含まない粒子の粒子径である。炭素を含む粒子については、平均一次粒子径は、0.8μm以上3μm以下であることが好ましく、1μm以上2μm以下であることがより好ましい。平均二次粒子径は、5μm以上25μm以下であることが好ましく、8μm以上15μm以下であることがより好ましい。   The average primary particle diameter of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide particles is preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less, more preferably 0.9 μm or more and 2 μm or less. The average secondary particle diameter of the particles of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide is preferably 5 μm or more and 20 μm or less, more preferably 8 μm or more and 12 μm or less. These preferred particle diameters are those of carbon-free particles. The average primary particle diameter of the carbon-containing particles is preferably 0.8 μm or more and 3 μm or less, more preferably 1 μm or more and 2 μm or less. The average secondary particle size is preferably 5 μm or more and 25 μm or less, more preferably 8 μm or more and 15 μm or less.

斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子が一次粒子と二次粒子との混合物である場合、平均粒子径は3μm以上10μm以下であることが好ましく、4μm以上7μm以下であることがより好ましい。   When the particles of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide are a mixture of primary particles and secondary particles, the average particle diameter is preferably 3 μm or more and 10 μm or less, more preferably 4 μm or more and 7 μm or less. .

なお、負極活物質含有層に含まれる粒子の平均一次粒子径が小さいほど、負極活物質含有層における細孔直径を小さくすることができる。二次粒子についても同様であり、負極活物質含有層に含まれる粒子の平均二次粒子径が小さいほど、負極活物質含有層における細孔直径を小さくできる。また、一次粒子及び/又は二次粒子の粒度分布を調整することにより、負極活物質含有層の空隙率を調整することができる。例えば、1μm程度の平均粒子径を有する粒子と10μm程度の平均粒子径を有する粒子を負極活物質含有層に含ませることにより、大きい方の粒子径を有する粒子が形成する空隙を、小さい方の粒子径を有する粒子が埋めることができる。これにより、負極活物質含有層の空隙率を低減することができる。上記観点から、負極活物質含有層に含まれる斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、一次粒子と二次粒子との混合物であることが好ましい。このような好ましい態様の電極では、負極活物質含有層が小さな一次粒子と大きな二次粒子とを含むので、負極活物質含有層がより小さな空隙率を有することができると共に、さらに斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子同士のより高い接触性を実現することができる。   The smaller the average primary particle diameter of the particles contained in the negative electrode active material-containing layer, the smaller the pore diameter of the negative electrode active material-containing layer can be. The same applies to the secondary particles. The smaller the average secondary particle diameter of the particles contained in the negative electrode active material-containing layer, the smaller the pore diameter in the negative electrode active material-containing layer. Further, by adjusting the particle size distribution of the primary particles and / or the secondary particles, the porosity of the negative electrode active material-containing layer can be adjusted. For example, by including particles having an average particle diameter of about 1 μm and particles having an average particle diameter of about 10 μm in the negative electrode active material-containing layer, the voids formed by the particles having the larger particle diameter, Particles having a particle size can be filled. Thereby, the porosity of the negative electrode active material containing layer can be reduced. From the above viewpoint, the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide contained in the negative electrode active material-containing layer is preferably a mixture of primary particles and secondary particles. In the electrode of such a preferred embodiment, since the negative electrode active material-containing layer contains small primary particles and large secondary particles, the negative electrode active material-containing layer can have a smaller porosity, and can be further orthorhombic. Higher contact between particles of the Na-containing niobium titanium composite oxide can be realized.

斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物以外の、他の負極活物質としては、例えば、チタン酸化物を使用できる。チタン酸化物としては、リチウムを吸蔵放出可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば、スピネル型チタン酸リチウム、ラムスデライト型チタン酸リチウム、斜方晶型以外の結晶構造を有するか又はNaを含まないニオブチタン複合酸化物、チタン含有金属複合酸化物、酸化ニオブ及びその複合酸化物、単斜晶系の結晶構造を有する二酸化チタン(TiO2(B))、並びにアナターゼ型二酸化チタンなどを用いることができる。 As the other negative electrode active material other than the Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure, for example, titanium oxide can be used. The titanium oxide is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but, for example, has a crystal structure other than a spinel type lithium titanate, a ramsdellite type lithium titanate, and an orthorhombic type. Niobium-titanium composite oxide containing no or Na, titanium-containing metal composite oxide, niobium oxide and its composite oxide, titanium dioxide having a monoclinic crystal structure (TiO 2 (B)), and anatase-type titanium dioxide Etc. can be used.

スピネル型チタン酸リチウムとしては、Li4+x1Ti512(x1は充放電反応により−1≦x1≦3の範囲で変化する)などが挙げられる。ラムスデライト型チタン酸リチウムとしては、Li2+y1Ti37(y1は充放電反応により−1≦y1≦3の範囲で変化する)などが挙げられる。TiO2(B)及びアナターゼ型二酸化チタンとしては、Li1+z1TiO2(z1は充放電反応により−1≦z1≦0の範囲で変化する)などが挙げられる。 The Spinel type lithium titanate, Li 4 + x1 Ti 5 O 12 (x1 varies from -1 ≦ x1 ≦ 3 by charge-discharge reaction), and the like. The ramsdellite type lithium titanate, Li 2 + y1 Ti 3 O 7 (y1 varies from -1 ≦ y1 ≦ 3 by charge-discharge reaction), and the like. Examples of TiO 2 (B) and anatase type titanium dioxide include Li 1 + z1 TiO 2 (z1 changes in the range of −1 ≦ z1 ≦ 0 due to charge / discharge reaction) and the like.

斜方晶型以外の結晶構造を有するか又はNaを含まないニオブチタン複合酸化物の例には、例えば、Lix2Ti1-y2Mαy2Nb2-z2Mβz27で表される化合物群が含まれる。ここで、x2は充放電反応により0≦x2≦5の範囲で変化する値である。また、MαはZr、Si及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、MβはV、Ta及びBiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、y2は0≦y2<1を満たす値であり、z2は0≦z2≦2を満たす値である。この化合物群は、例えば、単斜晶型の結晶構造を有するニオブチタン複合酸化物(例えば、Lix2TiNb27(0≦x≦5))を包含する。上記一般式において、Mαは、Zr、Si及びSnからなる群より選ばれる1種でもよいし、又はZr、Si及びSnからなる群より選ばれる2種以上の組み合わせでもよい。また、Mβは、V、Ta及びBiからなる群より選ばれる1種でもよいし、又はV、Ta及びBiからなる群より選ばれる2種以上の組み合わせでもよい。 Examples of the niobium titanium composite oxide having a crystal structure other than the orthorhombic type or containing no Na include, for example, a compound group represented by Li x2 Ti 1-y2y2 Nb 2-z2z2 O 7. included. Here, x2 is a value that changes within the range of 0 ≦ x2 ≦ 5 due to the charge / discharge reaction. Mα is at least one selected from the group consisting of Zr, Si and Sn, Mβ is at least one selected from the group consisting of V, Ta and Bi, and y2 is a value satisfying 0 ≦ y2 <1. And z2 is a value satisfying 0 ≦ z2 ≦ 2. This compound group includes, for example, a niobium titanium composite oxide having a monoclinic crystal structure (eg, Li x2 TiNb 2 O 7 (0 ≦ x ≦ 5)). In the above general formula, Mα may be one kind selected from the group consisting of Zr, Si and Sn, or a combination of two or more kinds selected from the group consisting of Zr, Si and Sn. Mβ may be one selected from the group consisting of V, Ta and Bi, or a combination of two or more selected from the group consisting of V, Ta and Bi.

チタン含有金属複合酸化物としては、TiとP、V、Sn、Cu、Ni及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素とを含有する金属複合酸化物などが挙げられる。TiとP、V、Sn、Cu、Ni及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素を含有する金属複合酸化物としては、例えば、TiO2-P25、TiO2-V25、TiO2-P25-SnO2、TiO2-P25-MeO(MeはCu、Ni及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素)などを挙げることができる。 Examples of the titanium-containing metal composite oxide include a metal composite oxide containing Ti and at least one element selected from the group consisting of P, V, Sn, Cu, Ni, and Fe. Examples of the metal composite oxide containing at least one element selected from the group consisting of Ti and P, V, Sn, Cu, Ni, and Fe include, for example, TiO 2 -P 2 O 5 and TiO 2 -V 2 O 5 , TiO 2 —P 2 O 5 —SnO 2 , TiO 2 —P 2 O 5 —MeO (Me is at least one element selected from the group consisting of Cu, Ni and Fe), etc. .

チタン含有金属複合酸化物の他の例としては、更に、Li2Na2Ti614又はLi2SrTi614で表される組成を有する複合酸化物を挙げることができる。 Another example of the titanium-containing metal composite oxide further includes a composite oxide having a composition represented by Li 2 Na 2 Ti 6 O 14 or Li 2 SrTi 6 O 14 .

このような金属複合酸化物は、結晶性が低く、結晶相とアモルファス相とが共存しているか、又は、アモルファス相が単独で存在しているミクロ構造であることが好ましい。ミクロ構造であることにより、サイクル性能を更に向上させることができる。   Such a metal composite oxide preferably has low crystallinity and has a microstructure in which a crystalline phase and an amorphous phase coexist or an amorphous phase exists alone. Due to the microstructure, the cycle performance can be further improved.

以上に説明した他の負極活物質も、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物と同様に粒子の形状を有することができる。粒子は、一次粒子でもよいし、二次粒子でもよいし、或いは一次粒子と二次粒子との混合物でもよい。斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物とこれ以外の負極活物質とを含んだ負極活物質の粒子について、一次粒子の平均一次粒子径は、10nm以上10μm以下であることが好ましく、50nm以上5μm以下であることがより好ましい。二次粒子の平均二次粒子径は、500nm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上20μm以下であることがより好ましい。   The other negative electrode active materials described above can also have a particle shape similar to the Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure. The particles may be primary particles, secondary particles, or a mixture of primary and secondary particles. The average primary particle diameter of the primary particles of the negative electrode active material particles including the Na-containing niobium titanium composite oxide having the orthorhombic crystal structure and the other negative electrode active materials may be 10 nm or more and 10 μm or less. More preferably, it is 50 nm or more and 5 μm or less. The average secondary particle diameter of the secondary particles is preferably 500 nm or more and 50 μm or less, more preferably 1 μm or more and 20 μm or less.

導電剤は、集電性能を高め、また、活物質と集電体との接触抵抗を抑える作用を示すことができる。導電剤の例には、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、及びコークスのような炭素質物が含まれる。これらの中でも、黒鉛及びカーボンナノファイバーが好ましい。黒鉛及びカーボンナノファイバーは、アセチレンブラックやカーボンブラックに比べて、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子間に入り込みやすく、電極活物質含有層の空隙をより小さくすることができる。また、導電剤としては、アスペクト比の大きい炭素材料粒子を用いることがより好ましい。ここでの炭素材料粒子は、炭素材料を含む粒子であってもよいし、又は炭素材料を含む繊維であってもよい。好ましいアスペクト比は、15以上であり、より好ましくは50以上である。アスペクト比の大きい炭素材料粒子は、負極活物質含有層厚さ方向の導電性を付与することができ、より高い入出力特性を実現することができる。導電剤として、先に示した炭素質物のうちの1種を単独で用いてもよいし、或いは複数の炭素質物を用いてもよい。   The conductive agent can exhibit a function of improving current collection performance and suppressing contact resistance between the active material and the current collector. Examples of conductive agents include acetylene black, carbon black, graphite, carbon nanofibers, carbon nanotubes, and carbonaceous materials such as coke. Among these, graphite and carbon nanofibers are preferred. Graphite and carbon nanofibers can easily enter between the particles of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide as compared with acetylene black and carbon black, and can reduce the gap of the electrode active material-containing layer. Further, as the conductive agent, it is more preferable to use carbon material particles having a large aspect ratio. The carbon material particles here may be particles containing a carbon material, or may be fibers containing a carbon material. A preferred aspect ratio is 15 or more, more preferably 50 or more. Carbon material particles having a large aspect ratio can impart conductivity in the thickness direction of the negative electrode active material-containing layer, and can achieve higher input / output characteristics. As the conductive agent, one of the carbonaceous materials described above may be used alone, or a plurality of carbonaceous materials may be used.

結着剤は、活物質、導電剤及び集電体を結着させる作用を有することができる。結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、セルロース系化合物、例えばカルボキシルメチルセルロースナトリウム(CMCのNa塩)、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリル樹脂又はその共重合体、ポリアクリル酸及びポリアクリロニトリルからなる群より選ばれる少なくとも1つを用いることができるが、これらに限定されない。   The binder can have an action of binding the active material, the conductive agent, and the current collector. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), cellulose compounds such as sodium carboxymethylcellulose (Na salt of CMC), fluorine rubber, styrene butadiene rubber, acrylic resin and the like. At least one selected from the group consisting of a copolymer, polyacrylic acid, and polyacrylonitrile can be used, but is not limited thereto.

負極活物質含有層において、負極活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ70質量%以上96質量%以下、2質量%以上28質量%以下、及び2質量%以上28質量%以下の割合で配合することが好ましい。負極活物質は、85質量%以上93質量%以下の量で含まれていることが好ましい。導電剤を2質量%以上の量で含ませることにより、負極活物質含有層に十分な集電性能を提供することができ、それにより優れた大電流特性を実現することができる。また、結着剤を2質量%以上の量で含ませることにより、負極活物質含有層と負極集電体との間に優れた結着性を提供することができ、それにより、優れたサイクル特性を実現することができる。高容量化の観点から、導電剤及び結着剤は、それぞれ28質量%以下の量であることが好ましい。負極活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ85質量%以上96質量%以下、2質量%以上13質量%以下、及び2質量%以上13質量%以下の割合で配合することがより好ましい。   In the negative electrode active material-containing layer, the negative electrode active material, the conductive agent, and the binder are contained in proportions of 70% by mass to 96% by mass, 2% by mass to 28% by mass, and 2% by mass to 28% by mass, respectively. It is preferable to mix them. The negative electrode active material is preferably contained in an amount of 85% by mass or more and 93% by mass or less. By including the conductive agent in an amount of 2% by mass or more, a sufficient current collecting performance can be provided to the negative electrode active material-containing layer, whereby excellent large current characteristics can be realized. In addition, by including the binder in an amount of 2% by mass or more, excellent binding properties can be provided between the negative electrode active material-containing layer and the negative electrode current collector, thereby providing an excellent cycle. Characteristics can be realized. From the viewpoint of increasing the capacity, the amounts of the conductive agent and the binder are preferably 28% by mass or less. More preferably, the negative electrode active material, the conductive agent, and the binder are blended in proportions of 85% by mass or more and 96% by mass or less, 2% by mass or more and 13% by mass or less, and 2% by mass or more and 13% by mass or less.

負極活物質含有層の密度は、2.4g/cm3以上2.7g/cm3以下であることが好ましく、2.5g/cm3以上2.6g/cm3以下であることがより好ましい。負極活物質含有層の密度が好ましい範囲内にある電極は、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粒子同士の接触がより十分であり、そのため、負極活物質含有層がより優れた電子導電性を示すことができる。また、非水電解質が含浸する空間をより十分に確保できる。
負極は、例えば、以下の手順で作製した負極中間部材を用いて電池ユニットを作製し、この電池ユニットを後段で説明するようにエージングに供することにより、製造することができる。
The density of the negative electrode active material-containing layer is preferably not more than 2.4 g / cm 3 or more 2.7 g / cm 3, more preferably not more than 2.5 g / cm 3 or more 2.6 g / cm 3. An electrode having a negative electrode active material-containing layer having a density within a preferable range has more sufficient contact between particles of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide, and therefore, the negative electrode active material-containing layer has a more excellent electronic conductivity. Sex can be shown. Further, a space in which the nonaqueous electrolyte is impregnated can be more sufficiently secured.
The negative electrode can be manufactured, for example, by producing a battery unit using the negative electrode intermediate member produced by the following procedure, and subjecting the battery unit to aging as described later.

負極中間部材は、例えば以下の手順で製造することができる。まず、上述した負極活物質、導電剤及び結着剤を用意する。斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物の合成方法は、後段において説明する。次に、これらを適当な溶媒に懸濁させる。この際、攪拌速度が過剰に高くなると二次粒子が崩壊する可能性があるため、攪拌速度は比較的低い方が好ましい。この懸濁液をアルミニウム箔などの集電体の片面又は両面に塗布し、塗膜を乾燥させる。次いで、乾燥させた塗膜を集電体ごとプレスする。かくして、負極集電体と、負極集電体上に担持された負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を得ることができる。得られる負極中間部材は、例えば、帯状である。負極はまた、負極活物質、導電剤及び結着剤をペレット状に形成して負極活物質含有層とし、これを集電体上に形成することにより作製してもよい。   The negative electrode intermediate member can be manufactured, for example, by the following procedure. First, the above-described negative electrode active material, conductive agent, and binder are prepared. A method for synthesizing a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure will be described later. Next, these are suspended in a suitable solvent. At this time, if the stirring speed is excessively high, the secondary particles may be disintegrated. Therefore, the stirring speed is preferably relatively low. This suspension is applied to one or both surfaces of a current collector such as an aluminum foil, and the coating film is dried. Next, the dried coating film is pressed together with the current collector. Thus, a negative electrode intermediate member including the negative electrode current collector and the negative electrode active material-containing layer supported on the negative electrode current collector can be obtained. The obtained negative electrode intermediate member has, for example, a belt shape. The negative electrode may also be manufactured by forming a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder into a pellet to form a negative electrode active material-containing layer, and forming this on a current collector.

3)非水電解質
非水電解質は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、又は、液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質であってよい。非水電解質は、添加剤を含んでいてもよい。
3) Non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte may be, for example, a liquid non-aqueous electrolyte prepared by dissolving the electrolyte in an organic solvent, or a gel non-aqueous electrolyte obtained by combining a liquid electrolyte and a polymer material. . The non-aqueous electrolyte may include an additive.

液状非水電解質は、電解質を0.5モル/L以上2.5モル/L以下の濃度で有機溶媒に溶解することが好ましい。   The liquid non-aqueous electrolyte preferably dissolves the electrolyte in an organic solvent at a concentration of 0.5 mol / L or more and 2.5 mol / L or less.

電解質の例には、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO22]のようなリチウム塩、またはこれらの混合物が含まれる。電解質は高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、LiPF6が最も好ましい。 Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), and trifluoromethane sulfone. Lithium salts such as lithium acid (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ], or a mixture thereof are included. The electrolyte is preferably hardly oxidized even at a high potential, and LiPF 6 is most preferred.

有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ビニレンカーボネートのような環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)のような鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン(THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、ジオキソラン(DOX)のような環状エーテル、ジメトキシエタン(DME)、ジエトキシエタン(DEE)のような鎖状エーテル、アセトニトリル(AN)、及びスルホラン(SL)が含まれる。これらの有機溶媒は、単独又は混合溶媒の形態で用いることができる。   Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC) and vinylene carbonate, and linear chains such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC) and methyl ethyl carbonate (MEC). Carbonates, cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), dioxolane (DOX), linear ethers such as dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (DEE), acetonitrile (AN), and sulfolane (SL). These organic solvents can be used alone or in the form of a mixed solvent.

有機溶媒は、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びメチルエチルカーボネート(MEC)からなる群より選ばれる少なくとも2種以上を混合した混合溶媒であることが好ましい。環状カーボネートはリチウム塩の解離度が高いため好ましく、鎖状カーボネートは電解液の粘度が低いため、リチウムが拡散しやすいため好ましい。混合溶媒にすることでこれらの特性を両立できるため好ましい。   The organic solvent is a mixed solvent obtained by mixing at least two or more selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC). Preferably, there is. Cyclic carbonate is preferable because the degree of dissociation of the lithium salt is high, and chain carbonate is preferable because the viscosity of the electrolytic solution is low and lithium is easily diffused. It is preferable to use a mixed solvent because these characteristics can be compatible.

有機溶媒は、エチレンカーボネート(EC)を含んでいることが好ましい。有機溶媒は、エチレンカーボネートを、有機溶媒の体積に対して1体積%以上の割合で含んでいることが好ましく、5体積%以上の割合で含んでいることがより好ましい。他の好ましい態様では、有機溶媒は、エチレンカーボネートを、有機溶媒の体積に対して1体積%以上80体積%以下の割合で含んでいることが好ましく、5体積%以上50体積%以下の割合で含んでいることがより好ましい。   The organic solvent preferably contains ethylene carbonate (EC). The organic solvent preferably contains ethylene carbonate at a rate of 1% by volume or more based on the volume of the organic solvent, more preferably 5% by volume or more. In another preferred embodiment, the organic solvent preferably contains ethylene carbonate at a ratio of 1% by volume or more and 80% by volume or less, preferably 5% by volume or more and 50% by volume or less based on the volume of the organic solvent. More preferably, it is included.

高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエチレンオキサイド(PEO)が含まれる。   Examples of the polymer material include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), and polyethylene oxide (PEO).

或いは、非水電解質は、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)、高分子固体電解質、無機固体電解質等を用いてもよい。   Alternatively, the non-aqueous electrolyte may be a room-temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ions, a solid polymer electrolyte, an inorganic solid electrolyte, or the like.

常温溶融塩(イオン性融体)は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩の内、常温(15〜25℃)で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質と混合させることで液体となる常温溶融塩、有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩が含まれる。一般に、非水電解質電池に用いられる常温溶融塩の融点は、25℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に4級アンモニウム骨格を有する。   Room temperature molten salt (ionic melt) refers to a compound that can exist as a liquid at room temperature (15 to 25 ° C.) among organic salts composed of a combination of organic cations and anions. The room-temperature molten salt includes a room-temperature molten salt that exists alone as a liquid, a room-temperature molten salt that becomes a liquid when mixed with an electrolyte, and a room-temperature molten salt that becomes a liquid when dissolved in an organic solvent. Generally, the melting point of the room temperature molten salt used for the nonaqueous electrolyte battery is 25 ° C. or less. The organic cation generally has a quaternary ammonium skeleton.

高分子固体電解質は、電解質を高分子材料に溶解し、固体化することによって調製される。
無機固体電解質は、リチウムイオン伝導性を有する固体物質である。
The polymer solid electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in a polymer material and solidifying it.
The inorganic solid electrolyte is a solid substance having lithium ion conductivity.

なお、以下に詳細を説明する電池ユニットのエージングにより、非水電解質の成分の一部が分解し得る。そのため、エージングにより完成した非水電解質電池が含む非水電解質は、電池ユニットに含ませる前に調製した非水電解質と組成が異なる場合がある。   In addition, some components of the non-aqueous electrolyte may be decomposed by aging of the battery unit described in detail below. Therefore, the composition of the nonaqueous electrolyte included in the nonaqueous electrolyte battery completed by aging may be different from the composition of the nonaqueous electrolyte prepared before being included in the battery unit.

4)セパレータ
セパレータは、正極と負極との間に配置される。
セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、セルロース及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)からなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、多孔質フィルム又は合成樹脂製不織布を使用することができる。或いは、多孔質フィルムに無機化合物を塗布したセパレータを使用することができる。
4) Separator The separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode.
As the separator, for example, a porous film or a nonwoven fabric made of synthetic resin containing at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, cellulose, and polyvinylidene fluoride (PVdF) can be used. Alternatively, a separator in which an inorganic compound is applied to a porous film can be used.

5)外装部材
外装部材としては、例えば、ラミネートフィルム又は金属製容器が用いることができる。
5) Exterior Member As the exterior member, for example, a laminate film or a metal container can be used.

外装部材の形状は、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型及び積層型等が挙げられる。外装部材は、電池寸法に応じた大きさを有していてもよい。外装部材は、例えば、携帯用電子機器等に積載される小型電池、二輪乃至四輪の自動車等に積載される大型電池に使用される寸法を有している。   Examples of the shape of the exterior member include a flat type (thin type), a square type, a cylindrical type, a coin type, a button type, a sheet type, and a laminated type. The exterior member may have a size corresponding to the battery size. The exterior member has a size used for, for example, a small battery mounted on a portable electronic device or the like, or a large battery mounted on a two-wheel or four-wheel automobile.

ラミネートフィルムは、樹脂フィルム間に金属層を介在させた多層フィルムが用いられる。ラミネートフィルムの厚さは、0.2mm以下であることが好ましい。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂フィルムは、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装部材の形状に成形することができる。   As the laminate film, a multilayer film in which a metal layer is interposed between resin films is used. The thickness of the laminate film is preferably 0.2 mm or less. The metal layer is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil for weight reduction. For the resin film, for example, a polymer material such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, or polyethylene terephthalate (PET) can be used. The laminate film can be formed into a shape of an exterior member by performing sealing by heat fusion.

金属製容器の壁厚は、0.5mm以下であることが好ましく、0.2mm以下であることがより好ましい。   The wall thickness of the metal container is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.2 mm or less.

金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成される。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含むことが好ましい。合金中に鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は100ppm以下にすることが好ましい。これにより、高温環境下での長期信頼性及び放熱性を飛躍的に向上させることができる。   The metal container is formed from, for example, aluminum or an aluminum alloy. The aluminum alloy preferably contains elements such as magnesium, zinc, and silicon. When a transition metal such as iron, copper, nickel, and chromium is contained in the alloy, the content is preferably 100 ppm or less. Thereby, long-term reliability and heat dissipation under a high-temperature environment can be dramatically improved.

6)正極端子
正極端子は、例えば、リチウムの酸化還元電位に対して3V〜4.5V(vs Li/Li+)である電位での電気的安定性と導電性とを備える材料から形成することができる。具体的には、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等の元素を含むアルミニウム合金、アルミニウムが挙げられる。接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料が好ましい。
6) Positive electrode terminal The positive electrode terminal is made of, for example, a material having electrical stability and conductivity at a potential of 3 V to 4.5 V (vs Li / Li + ) with respect to the oxidation-reduction potential of lithium. Can be. Specifically, aluminum alloys and aluminum containing elements such as Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si can be used. To reduce the contact resistance, a material similar to that of the positive electrode current collector is preferable.

7)負極端子
負極端子は、例えば、リチウムの酸化還元電位に対して0.4V〜3V(vs Li/Li+)である電位での電気的安定性と導電性とを備える材料から形成することができる。具体的には、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等の元素を含むアルミニウム合金、アルミニウムが挙げられる。接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料が好ましい。
7) Negative electrode terminal The negative electrode terminal is formed of, for example, a material having electrical stability and conductivity at a potential of 0.4 V to 3 V (vs Li / Li + ) with respect to the oxidation-reduction potential of lithium. Can be. Specifically, aluminum alloys and aluminum containing elements such as Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si can be used. In order to reduce the contact resistance, a material similar to that of the negative electrode current collector is preferable.

[斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物の合成方法]
斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物は、例えば、以下の手順によって合成することができる。
[Synthesis method of Na-containing niobium titanium composite oxide having orthorhombic crystal structure]
The Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure can be synthesized, for example, by the following procedure.

斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を合成する際、原料の混合比を、各元素が目的組成物の化学量論量で含まれる比とすると、単相の斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物だけでなく、TiO2などの不純物も合成され得る。これは、リチウム及びナトリウムが、熱処理により気化して損失するためであると考えられる。特にリチウムは、その損失による電池特性への影響が大きい。
この問題を解決する一つの方法としては、原料として混合するリチウムなどの量を化学量論比よりも多くすることが挙げられる。しかしながら、このような方法では、熱処理を行っても合成に寄与しないリチウムが残留する可能性がある。合成に寄与しなかった余剰のリチウムは、目的組成物の結晶相に取り込まれず、不純物として粒子表面に存在する可能性がある。余剰のリチウムが不純物として粒子表面に存在していると、このリチウムによって粒子表面での電解質分解反応が生じ、電極と電解質との界面抵抗が大きくなる恐れがある。
When synthesizing a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure, if the mixing ratio of the raw materials is such that each element is included in the stoichiometric amount of the target composition, the single-phase orthorhombic In addition to the type Na-containing niobium titanium composite oxide, impurities such as TiO 2 can be synthesized. This is considered to be because lithium and sodium are vaporized and lost by the heat treatment. In particular, lithium has a great influence on battery characteristics due to its loss.
One way to solve this problem is to increase the amount of lithium or the like mixed as a raw material above the stoichiometric ratio. However, in such a method, there is a possibility that lithium which does not contribute to the synthesis remains even after heat treatment. Excess lithium that has not contributed to the synthesis may not be taken into the crystal phase of the target composition, and may exist on the particle surface as an impurity. If surplus lithium is present on the particle surface as an impurity, the lithium may cause an electrolyte decomposition reaction on the particle surface, thereby increasing the interface resistance between the electrode and the electrolyte.

この問題に対しては、以下に説明するように熱処理後に活物質粒子表面に存在している余剰のリチウムを除去することにより、上記非水電解質分解反応を抑制できる。この副反応の抑制により寿命特性が向上し、また、抵抗を小さくすることができるため、レート特性も向上する。   To solve this problem, as described below, the non-aqueous electrolyte decomposition reaction can be suppressed by removing excess lithium existing on the surface of the active material particles after the heat treatment. The suppression of this side reaction improves the life characteristics and reduces the resistance, thereby improving the rate characteristics.

上では、原料の混合比を目的組成物の化学量論比よりも多くする場合を述べたが、原料の混合比は目的組成物の化学量論比と同一であってもよい。この場合にも、熱処理後に、目的組成物の結晶相に取り込まれていないリチウムが存在し得るため、このようなリチウムが除去されることにより寿命特性が向上する。   Although the case where the mixing ratio of the raw materials is set to be larger than the stoichiometric ratio of the target composition has been described above, the mixing ratio of the raw materials may be the same as the stoichiometric ratio of the target composition. Also in this case, after heat treatment, there may be lithium not taken into the crystal phase of the target composition, and thus, the life characteristics are improved by removing such lithium.

斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、例えば固相法で合成することができる。或いは、ゾルゲル法又は水熱法など湿式の合成方法により合成することもできる。湿式合成によると、固相法よりも微粒子を容易に得ることができる。   The orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can be synthesized by, for example, a solid phase method. Alternatively, it can be synthesized by a wet synthesis method such as a sol-gel method or a hydrothermal method. According to the wet synthesis, fine particles can be obtained more easily than by the solid phase method.

以下、固相法による斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の合成方法の一例を説明する。   Hereinafter, an example of a method for synthesizing an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide by a solid phase method will be described.

まず、目的組成に合わせて、Ti源、Li源、Na源、Nb源、金属元素M1源及び金属元素M2源のうち必要な原料を準備する。これら原料は、例えば、酸化物又は塩などの化合物であり得る。上記の塩は、炭酸塩及び硝酸塩のような、比較的低温で分解して酸化物を生じる塩であることが好ましい。   First, necessary raw materials among a Ti source, a Li source, a Na source, a Nb source, a metal element M1 source, and a metal element M2 source are prepared according to a target composition. These raw materials can be, for example, compounds such as oxides or salts. Preferably, the salts are salts that decompose at relatively low temperatures to form oxides, such as carbonates and nitrates.

次に、準備した原料を、適切な化学量論比で混合して混合物を得る。例えば、組成式Li2Na1.7Ti5.7Nb0.314で表され且つ斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を合成する場合、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブNb(V)(OH)5とを、混合物におけるLi:Na:Ti:Nbのモル比が2:1.7:5.7:0.3となるように混合する。但し、Li及びNaは、上述したように熱処理により損失する可能性があるため、目的組成の化学量論比よりも多く混合してもよい。特に、Liは、熱処理中に損失することが懸念されるため、目的組成の化学量論比よりも多く混合してもよい。 Next, the prepared raw materials are mixed at an appropriate stoichiometric ratio to obtain a mixture. For example, when synthesizing a Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the composition formula Li 2 Na 1.7 Ti 5.7 Nb 0.3 O 14 and having an orthorhombic crystal structure, titanium oxide TiO 2 and lithium carbonate Li 2 CO 3 And sodium carbonate Na 2 CO 3 and niobium hydroxide Nb (V) (OH) 5 at a molar ratio of Li: Na: Ti: Nb of 2: 1.7: 5.7: 0.3 in the mixture. Mix so that However, since Li and Na may be lost by the heat treatment as described above, they may be mixed more than the stoichiometric ratio of the target composition. In particular, since Li is likely to be lost during the heat treatment, Li may be mixed in a larger amount than the stoichiometric ratio of the target composition.

原料の混合の際、これら原料を十分に粉砕した後に混合することが好ましい。十分に粉砕した原料を混合することで、原料同士が反応しやすくなり、不純物の生成を抑制できる。   In mixing the raw materials, it is preferable that these raw materials are sufficiently pulverized and then mixed. By mixing the sufficiently pulverized raw materials, the raw materials easily react with each other, and generation of impurities can be suppressed.

次に、先の混合により得られた混合物を、大気雰囲気において、800℃以上1000℃以下の温度で、1時間以上24時間以下の時間に亘って熱処理を行う。800℃未満では十分に結晶化しない可能性がある。1000℃を超えると、粒成長が進み過ぎ、粗大粒子となる可能性があるため好ましくない。また、熱処理時間が1時間未満であると、十分に結晶化しない可能性がある。熱処理時間を24時間より長くすると、粒成長が進み過ぎ、粗大粒子となる可能性があるため好ましくない。   Next, the mixture obtained by the above mixing is subjected to a heat treatment in an air atmosphere at a temperature of 800 ° C. or more and 1000 ° C. or less for a time of 1 hour or more and 24 hours or less. If the temperature is lower than 800 ° C., crystallization may not be sufficiently performed. If the temperature is higher than 1000 ° C., the grain growth is excessively advanced, which may result in coarse particles. If the heat treatment time is less than 1 hour, crystallization may not be sufficiently performed. If the heat treatment time is longer than 24 hours, it is not preferable because the grain growth may progress excessively and become coarse particles.

この熱処理は、850℃以上950℃以下の温度で、2時間以上5時間以下の時間に亘って行うことが好ましい。こうして、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を得ることができる。また、得られた斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を回収後、アニール処理を行ってもよい。   This heat treatment is preferably performed at a temperature of 850 ° C. to 950 ° C. for a time of 2 hours to 5 hours. Thus, an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide can be obtained. After the obtained orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide is recovered, an annealing treatment may be performed.

例えば、組成式Li2Na1.7Ti5.7Nb0.314で表される斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の場合は、先のように原料を混合して得られた混合物を、大気雰囲気において、900℃で3時間に亘り熱処理することによって得ることができる。 For example, in the case of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide represented by the composition formula Li 2 Na 1.7 Ti 5.7 Nb 0.3 O 14 , the mixture obtained by mixing the raw materials as described above is treated in an air atmosphere. , At 900 ° C. for 3 hours.

次に、熱処理により得られた斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を、例えば、水溶液を使用した湿式ボールミルによる粉砕に供して、活物質粒子表面を洗浄する。この洗浄により、活物質粒子表面に付着している余剰のリチウムを洗い流すことができる。水溶液としては、例えば、酸性水溶液を使用することができる。酸性水溶液は、例えば、塩酸及び硫酸などを含んだ水溶液である。水溶液の代わりに水を用いてもよい。粒子表面の余剰のリチウムによりpHが上昇するため、十分に洗浄するためには、酸性水溶液を使用するのが好ましい。   Next, the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide obtained by the heat treatment is subjected to, for example, pulverization by a wet ball mill using an aqueous solution to wash the surface of the active material particles. By this washing, surplus lithium adhering to the surface of the active material particles can be washed away. As the aqueous solution, for example, an acidic aqueous solution can be used. The acidic aqueous solution is, for example, an aqueous solution containing hydrochloric acid and sulfuric acid. Water may be used instead of the aqueous solution. Since the pH rises due to excess lithium on the surface of the particles, it is preferable to use an acidic aqueous solution for sufficient washing.

上記洗浄は、水溶液を使用しない乾式ミルによる粉砕によっても行うことができる。また、上記洗浄は、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を水溶液に浸漬することにより、粉砕することなく行うことができる。   The washing can also be performed by pulverization using a dry mill without using an aqueous solution. The washing can be performed without crushing by immersing the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide in an aqueous solution.

続いて、洗浄後の活物質粒子を再熱処理に供する。再熱処理により、活物質粒子の表面近傍の組成が結晶化され得る。再熱処理の温度は、例えば500℃以上900℃以下であり、好ましくは、600℃以上700℃以下である。再熱処理の温度が500℃未満では、粒子表面の結晶性が乏しい可能性がある。再熱処理の温度が900℃超であると、粒成長する可能性がある。   Subsequently, the washed active material particles are subjected to a reheat treatment. By the reheat treatment, the composition near the surface of the active material particles can be crystallized. The temperature of the reheat treatment is, for example, 500 ° C. or more and 900 ° C. or less, and preferably 600 ° C. or more and 700 ° C. or less. If the temperature of the reheat treatment is lower than 500 ° C., the crystallinity of the particle surface may be poor. If the temperature of the reheat treatment is higher than 900 ° C., there is a possibility of grain growth.

以上の手順により、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物の例を合成することができる。   Through the above procedure, an example of a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure can be synthesized.

[製造方法]
第1の実施形態に係る非水電解質電池は、例えば、以下の方法によって製造することができる。
[Production method]
The nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment can be manufactured, for example, by the following method.

まず、先に説明した手順で、正極及び負極中間部材をそれぞれ作製する。次に、作成した正極及び負極中間部材と、セパレータとを用いて、電極群を作製する。次いで、電極群の正極を、正極端子に電気的に接続する。一方、電極群の負極を、負極端子に電気的に接続する。   First, a positive electrode and a negative electrode intermediate member are manufactured by the procedure described above. Next, an electrode group is produced using the produced positive and negative electrode intermediate members and the separator. Next, the positive electrode of the electrode group is electrically connected to the positive electrode terminal. On the other hand, the negative electrode of the electrode group is electrically connected to the negative electrode terminal.

次に、電極群を、外装部材内に収容する。次いで、非水電解質を、外装部材内に収容する。かくして、電極群に非水電解質を保持させる。次いで、外装部材を閉じて、外装部材内に電極群と非水電解質とを封止する。かくして、電池ユニットが得られる。   Next, the electrode group is housed in the exterior member. Next, the non-aqueous electrolyte is accommodated in the exterior member. Thus, the non-aqueous electrolyte is held in the electrode group. Next, the exterior member is closed, and the electrode group and the non-aqueous electrolyte are sealed in the exterior member. Thus, a battery unit is obtained.

この電池ユニットを、第1のエージング及び第2のエージングを含むエージングに供する。第1のエージングは、第2のエージングの前に行う。第1のエージングにおける温度は、第2のエージングのそれよりも低くする。また、第1のエージングに供する電池ユニットの電池電圧は、第2のエージングに供する電池ユニットのそれよりも低くする。   This battery unit is subjected to aging including first aging and second aging. The first aging is performed before the second aging. The temperature in the first aging is lower than that in the second aging. The battery voltage of the battery unit used for the first aging is set lower than that of the battery unit used for the second aging.

具体的には、第1のエージングの温度は、35℃以上95℃以下であることが好ましく、50℃以上70℃の範囲内にあることがより好ましい。また、第1のエージングは、0.5時間以上48時間以内にわたって行うことが好ましく、5時間以上24時間以内にわたって行うことがより好ましい。また、第1のエージングに供する電池ユニットの電池電圧は、1.8V以上2.65V以下にあることが好ましく、2.4V以上2.6V以下にあることがより好ましい。   Specifically, the first aging temperature is preferably 35 ° C. or more and 95 ° C. or less, and more preferably 50 ° C. or more and 70 ° C. In addition, the first aging is preferably performed for 0.5 hours to 48 hours, and more preferably for 5 hours to 24 hours. Further, the battery voltage of the battery unit subjected to the first aging is preferably 1.8 V or more and 2.65 V or less, more preferably 2.4 V or more and 2.6 V or less.

第2のエージングの温度は、40℃以上120℃以下であることが好ましく、70℃以上100℃以下であることがより好ましい。また、第2のエージングは、1時間以上48時間以内にわたって行うことが好ましく、5時間以上24時間以内にわたって行うことがより好ましい。また、第2のエージングに供する電池ユニットの電池電圧は、2.7V以上3.0V以下であることが好ましく、2.7V以上2.9V以下であることがより好ましい。ただし、先に述べたように、第2のエージングの温度は、第1のエージング温度よりも高い。また、第2のエージングに供する電池ユニットの電池電圧は、第1のエージングに供する電池ユニットのそれよりも高い。   The temperature of the second aging is preferably from 40 ° C to 120 ° C, more preferably from 70 ° C to 100 ° C. The second aging is preferably performed for 1 hour to 48 hours, more preferably for 5 hours to 24 hours. Further, the battery voltage of the battery unit subjected to the second aging is preferably 2.7 V or more and 3.0 V or less, more preferably 2.7 V or more and 2.9 V or less. However, as described above, the second aging temperature is higher than the first aging temperature. Further, the battery voltage of the battery unit subjected to the second aging is higher than that of the battery unit subjected to the first aging.

第1のエージングは、内部ガスを解放できる状態にある電池ユニットに対して行うことが好ましい。或いは、第1のエージング及び/又は第2のエージングの後に、電池ユニット内のガス抜きを行ってもよい。   The first aging is preferably performed on the battery unit in a state where the internal gas can be released. Alternatively, after the first aging and / or the second aging, the gas inside the battery unit may be vented.

第1のエージングに供する電池ユニットの電池電圧は、以下のようにして調整する。まず、先に説明した手順で、電池ユニットを作製する。次いで、作製した電池ユニットを、5C以下の定電流で、電池電圧が所定の電圧に達するまで充電する。かくして、第1のエージングに供するための電池ユニットを準備できる。   The battery voltage of the battery unit subjected to the first aging is adjusted as follows. First, a battery unit is manufactured according to the procedure described above. Next, the produced battery unit is charged with a constant current of 5 C or less until the battery voltage reaches a predetermined voltage. Thus, a battery unit for the first aging can be prepared.

また、第2のエージングに供する電池ユニットのSOCは、以下のようにして調整する。第1のエージング及び任意のガス抜きが終了後、電池ユニットを、電池電圧が1.8Vに達するまで定電流で放電する。次いで、電池ユニットを、5C以下の定電流で、電池電圧が所定の電圧に達するまで充電する。   Further, the SOC of the battery unit to be subjected to the second aging is adjusted as follows. After the first aging and optional degassing, the battery unit is discharged at a constant current until the battery voltage reaches 1.8V. Next, the battery unit is charged with a constant current of 5 C or less until the battery voltage reaches a predetermined voltage.

電池ユニットを以上に説明した第1及び第2のエージングに供することにより、理由は不明であるが、負極中間部材が含む負極活物質含有層の表面に被膜を形成することができ、負極活物質含有層が先に説明したI2/I1≧1を満たすようになる。すなわち、電池ユニットを以上に説明した第1及び第2のエージングに供することにより、第1の実施形態に係る非水電解質電池を得ることができる。具体例として、本明細書の後段に実施例を示す。 By subjecting the battery unit to the first and second aging described above, for unknown reasons, a film can be formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer included in the negative electrode intermediate member, and the negative electrode active material can be formed. The containing layer satisfies I 2 / I 1 ≧ 1 described above. That is, the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment can be obtained by subjecting the battery unit to the first and second aging described above. As a specific example, an example will be described later in this specification.

一方、第1のエージングのみを行った場合又は第2のエージングのみを行った場合には、比較例で例を示すように、I2/I1が1未満となる。また、第2のエージングを行った後に第1のエージングを行った場合にも、比較例で例を示すように、I2/I1が1未満となる。 On the other hand, when only the first aging is performed or when only the second aging is performed, I 2 / I 1 is less than 1 , as shown in the comparative example. Also, when the first aging is performed after the second aging, I 2 / I 1 is less than 1 , as shown in the comparative example.

さらに、第1のエージング及び第2のエージングを行っても、例えば非水電解質の組成によっては、比較例で例を示すように、I2/I1が1未満となる。しかしながら、繰り返しになるが、実施例において具体例を挙げた手順によると、第1の実施形態に係る非水電解質電池を得ることができる。 Furthermore, even if the first aging and the second aging are performed, depending on the composition of the non-aqueous electrolyte, for example, I 2 / I 1 becomes less than 1 , as shown in the comparative example. However, again, according to the procedure given in the examples, the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment can be obtained.

第1のエージング及び第2のエージングの後であれば、更なるエージングを行うこともできる。   After the first aging and the second aging, further aging may be performed.

[各種分析方法]
以下に、非水電解質電池が具備する負極に含まれる負極活物質含有層の分析方法、負極活物質に含まれている活物質の分析方法を説明する。
[Various analysis methods]
Hereinafter, a method for analyzing the negative electrode active material-containing layer included in the negative electrode included in the nonaqueous electrolyte battery and a method for analyzing the active material included in the negative electrode active material will be described.

(測定試料の準備)
まず、以下の手順で測定試料を準備する。
分析対象の非水電解質電池を準備する。分析対象の電池は、公称容量の80%以上の容量を有するものとする。
(Preparation of measurement sample)
First, a measurement sample is prepared according to the following procedure.
Prepare a non-aqueous electrolyte battery to be analyzed. The battery to be analyzed has a capacity of 80% or more of the nominal capacity.

次に、非水電解質電池を放電状態にする。例えば、非水電解質電池は、5C以下の定電流で電池電圧が1.8Vに達するまで放電することにより、放電状態にすることができる。   Next, the non-aqueous electrolyte battery is placed in a discharged state. For example, a non-aqueous electrolyte battery can be brought into a discharged state by discharging at a constant current of 5 C or less until the battery voltage reaches 1.8 V.

次に、非水電解質電池をアルゴンが充填されたグローブボックス内に搬送し、ここで解体する。次に、解体した電池から、負極を取り出す。取り出した負極を、例えばエチルメチルカーボネート(EMC)で洗浄する。この洗浄により、負極の表面に付着しているLi塩を取り除くことができる。次に、洗浄した負極を、乾燥させる。かくして、測定試料たる負極試料を得ることができる。   Next, the nonaqueous electrolyte battery is transported into a glove box filled with argon, and disassembled here. Next, the negative electrode is taken out of the disassembled battery. The negative electrode taken out is washed with, for example, ethyl methyl carbonate (EMC). By this washing, the Li salt attached to the surface of the negative electrode can be removed. Next, the washed negative electrode is dried. Thus, a negative electrode sample as a measurement sample can be obtained.

(XPSによる負極活物質含有層の分析)
XPS測定は、例えば以下に説明する方法に従って行うことができる。
装置としては、例えば、PHI社製QuanteraSXMを用いる。励起X線源には単結晶分光Al−Kα(1486.6eV)を用い、光電子検出角度は45°とする。
(Analysis of negative electrode active material containing layer by XPS)
The XPS measurement can be performed, for example, according to the method described below.
As the apparatus, for example, Quantara SXM manufactured by PHI is used. Single crystal spectroscopy Al-Kα (1486.6 eV) is used for the excitation X-ray source, and the photoelectron detection angle is 45 °.

先のようにして用意した負極試料を、XPS分析装置の試料ホルダーに装着する。試料の搬入は、不活性雰囲気、例えばアルゴン雰囲気で行う。   The negative electrode sample prepared as described above is mounted on the sample holder of the XPS analyzer. The loading of the sample is performed in an inert atmosphere, for example, an argon atmosphere.

<負極活物質に含まれている元素の定量>
負極活物質に含まれている元素は、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)発光分光分析法、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)観察及びエネルギー分散型X線分光法(Energy Dispersive X-ray Spectrometry:EDX)を組み合わせて用いて分析することができる。
<Quantification of elements contained in negative electrode active material>
The elements contained in the negative electrode active material are inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy, scanning electron microscope (SEM) observation, and energy dispersive X-ray spectroscopy (Energy Dispersive X-ray spectroscopy). -ray Spectrometry (EDX) can be used in combination.

(ICP分析手順)
先のようにして準備した負極試料の一部を、適切な溶媒中に入れて超音波を照射する。例えば、ガラスビーカー中に入れたエチルメチルカーボネートに電極体を入れ、超音波洗浄機中で振動させることで、集電体から、負極活物質含有層を剥離することができる。次に、減圧乾燥により、剥離した負極活物質含有層を乾燥させる。得られた負極活物質含有層を乳鉢などで粉砕することで、負極活物質、導電剤、バインダ、被膜の成分などを含む粉末となる。この粉末を酸で溶解することで、負極活物質を含む液体サンプルを作成できる。このとき、酸としては塩酸、硝酸、硫酸、フッ化水素などを使用できる。この液体サンプルをICP発光分光分析に供することで、負極活物質に含まれている金属元素の定量を行うことができる。
(ICP analysis procedure)
A part of the negative electrode sample prepared as described above is placed in an appropriate solvent and irradiated with ultrasonic waves. For example, the negative electrode active material-containing layer can be separated from the current collector by placing the electrode body in ethyl methyl carbonate placed in a glass beaker and vibrating in an ultrasonic cleaner. Next, the separated negative electrode active material-containing layer is dried by drying under reduced pressure. The obtained negative electrode active material-containing layer is pulverized in a mortar or the like to form a powder containing the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, the components of the coating, and the like. By dissolving this powder with an acid, a liquid sample containing the negative electrode active material can be prepared. At this time, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrogen fluoride and the like can be used as the acid. By subjecting this liquid sample to ICP emission spectroscopy, the amount of metal element contained in the negative electrode active material can be determined.

(SEM−EDX分析手順)
先のようにして準備した負極試料をイオンミリング装置にて切り出し、試料断面を得る。切り出した試料の断面を、走査型電子顕微鏡にて観察する。試料のサンプリングについても大気に触れないようにし、アルゴンや窒素など不活性雰囲気で行う。
(SEM-EDX analysis procedure)
The negative electrode sample prepared as described above is cut out with an ion milling device to obtain a sample cross section. The cross section of the cut sample is observed with a scanning electron microscope. The sampling of the sample is also performed in an inert atmosphere such as argon or nitrogen without being exposed to the air.

3000倍のSEM観察像にて、幾つかの粒子をランダムに選定する。粒子が小さく3000倍では粒子径を出すことが難しい場合には倍率を上げてもよい。この際、選定した粒子の粒度分布ができるだけ広くなるように選定する。   Some particles are randomly selected in a 3000 times SEM observation image. If it is difficult to obtain a particle diameter at 3000 times the particle size, the magnification may be increased. At this time, the particles are selected so that the particle size distribution of the selected particles is as wide as possible.

次に、選定したそれぞれの粒子について、走査型電子顕微鏡に付随したエネルギー分散型X線分光分析装置により、元素分析を行う。これにより、選定したそれぞれの粒子に含まれる元素のうちLi以外の元素の種類及び量を特定することができる。Liについては、先に説明したICP発光分光法により、電極に含まれている活物質におけるLiの含有量についての情報を得ることができる。   Next, the selected particles are subjected to elemental analysis by an energy dispersive X-ray spectrometer attached to a scanning electron microscope. Thereby, the type and amount of elements other than Li among the elements contained in each selected particle can be specified. As for Li, information on the Li content in the active material contained in the electrode can be obtained by the above-described ICP emission spectroscopy.

以上のICP及びSEM−EDXのそれぞれの分析結果を用いることにより、負極活物質含有層に含まれる負極活物質の組成を知ることができる。また、負極活物質が複数種類の活物質の混合物である場合も、SEM−EDXにより各活物質の元素(Li以外)の組成をそれぞれ知ることができ、ICP分析結果は各活物質に含まれる金属元素の合計であるとみなすことができるため、ICP及びSEM−EDXのそれぞれの分析結果を用いることにより、各負極活物質の組成、及び負極活物質に占めるそれぞれの活物質の質量割合を知ることができる。   The composition of the negative electrode active material contained in the negative electrode active material-containing layer can be known by using the results of each analysis of ICP and SEM-EDX described above. Also, when the negative electrode active material is a mixture of a plurality of types of active materials, the composition of each active material element (other than Li) can be known by SEM-EDX, and the ICP analysis result is included in each active material. Since it can be regarded as the total of the metal elements, the composition of each negative electrode active material and the mass ratio of each active material in the negative electrode active material are known by using the respective analysis results of ICP and SEM-EDX. be able to.

<XRDによる活物質の結晶構造の特定>
SEMで選定したそれぞれの粒子に含まれている活物質の結晶構造は、X線回折(X-ray Diffraction:XRD)測定により特定することができる。
<Specification of crystal structure of active material by XRD>
The crystal structure of the active material contained in each particle selected by SEM can be specified by X-ray diffraction (X-ray Diffraction: XRD) measurement.

電極についてのXRD測定は、測定対象の電極を、広角X線回折装置のホルダーの面積と同程度切り出し、直接ガラスホルダーに貼り付けて測定することによって行うことができる。このとき、電極集電体の金属箔の種類に応じてあらかじめXRDを測定しておき、どの位置に集電体由来のピークが現れるかを把握しておく。また、導電剤や結着剤といった活物質含有層に含まれ得る材料のピークの有無もあらかじめ把握しておく。集電体のピークと活物質のピークが重なる場合、集電体から活物質を剥離して測定することが望ましい。これは、ピーク強度を定量的に測定する際、重なったピークを分離するためである。もちろん、これらを事前に把握できているのであれば、この操作を省略することができる。電極を物理的に剥離しても良いが、溶媒中で超音波をかけると剥離しやすい。このようにして回収した電極を測定することで、活物質の広角X線回折測定を行うことができる。   The XRD measurement of the electrode can be performed by cutting out the electrode to be measured to the same extent as the area of the holder of the wide-angle X-ray diffractometer, and directly attaching it to a glass holder for measurement. At this time, the XRD is measured in advance according to the type of the metal foil of the electrode current collector, and it is grasped at which position the peak derived from the current collector appears. In addition, the presence or absence of a peak of a material that can be included in the active material-containing layer such as a conductive agent and a binder is also grasped in advance. When the peak of the current collector and the peak of the active material overlap with each other, it is desirable that the active material be separated from the current collector and measured. This is to separate overlapping peaks when quantitatively measuring peak intensity. Of course, if these can be grasped in advance, this operation can be omitted. The electrode may be physically peeled off, but is easily peeled off when ultrasonic waves are applied in a solvent. By measuring the electrodes collected in this way, wide-angle X-ray diffraction measurement of the active material can be performed.

測定をCuKα線を線源として2θ=10〜90°の測定範囲で行って、X線回折パターンを得ることができる。   An X-ray diffraction pattern can be obtained by performing the measurement in a measurement range of 2θ = 10 to 90 ° using CuKα radiation as a radiation source.

粉末X線回折測定の装置としては、Rigaku社製SmartLabを用いる。測定条件は以下の通りとする:Cuターゲット;45kV 200mA;ソーラスリット:入射及び受光共に5°;ステップ幅:0.02deg;スキャン速度:20deg/分;半導体検出器:D/teX Ultra 250;試料板ホルダ:平板ガラス試料板ホルダー(厚さ0.5mm);測定範囲:10°≦2θ≦90°の範囲。その他の装置を使用する場合は、粉末X線回折用標準Si粉末を用いた測定を行って、上記装置によって得られる結果と同等のピーク強度及びピークトップ位置の測定結果が得られる条件を見つけ、その条件で試料の測定を行う。   As a device for powder X-ray diffraction measurement, Rigaku SmartLab is used. The measurement conditions are as follows: Cu target; 45 kV, 200 mA; solar slit: both incident and light receiving at 5 °; step width: 0.02 deg; scan speed: 20 deg / min; semiconductor detector: D / teX Ultra 250; Plate holder: flat glass sample plate holder (thickness: 0.5 mm); measurement range: 10 ° ≦ 2θ ≦ 90 °. When using other devices, perform measurement using a standard Si powder for powder X-ray diffraction, and find a condition under which a measurement result of a peak intensity and a peak top position equivalent to the result obtained by the above device is obtained. The sample is measured under the conditions.

ここで取得するX線回折(XRD)パターンは、リートベルト解析に適用できるものでなければならない。リートベルト用データを収集するには、ステップ幅が回折ピークの最小半値幅の1/3〜1/5となるようにし、最強度反射のピーク位置における強度が5000cps以上となるように適宜、測定時間またはX線強度を調整する。   The X-ray diffraction (XRD) pattern obtained here must be applicable to Rietveld analysis. To collect Rietveld data, the step width is set to be 1/3 to 1/5 of the minimum half width of the diffraction peak, and the measurement is appropriately performed so that the intensity at the peak position of the strongest reflection is 5000 cps or more. Adjust time or X-ray intensity.

以上のようにして得られたXRDパターンを、リートベルト法によって解析する。リートベルト法では、あらかじめ推定した結晶構造モデルから回折パターンを計算する。ここでの結晶構造モデルの推定は、以上に説明したEDX及び以上に説明したICPによる分析結果に基づいて行う。この計算値と実測値とを全てフィッティングすることにより、結晶構造に関するパラメータ(格子定数、原子座標及び占有率等)を精密に分析することができる。これにより、複合酸化物の結晶構造の特徴を調べることができる。また、構成元素の各サイト中の占有率を調べることが可能である。リートベルト解析における観測強度と計算強度の一致の程度を見積もるための尺度として、フィッティングパラメータSを用いる。このSが1.8より小さくなるように解析を行う必要がある。また、各サイトの占有率を決定する際には、標準偏差σjを考慮に入れなければならない。ここで定義するフィッティングパラメータS及び標準偏差σjについては、「粉末X線解析の実際」(日本分析化学会X線分析研究懇談会編 中井泉、泉富士夫編著(朝倉書店))に記載の数式で推定するものとする。 The XRD pattern obtained as described above is analyzed by the Rietveld method. In the Rietveld method, a diffraction pattern is calculated from a crystal structure model estimated in advance. The estimation of the crystal structure model here is performed based on the analysis results by EDX described above and ICP described above. By fitting all of the calculated values and the actually measured values, parameters (lattice constant, atomic coordinates, occupancy, etc.) relating to the crystal structure can be accurately analyzed. Thereby, the characteristics of the crystal structure of the composite oxide can be examined. In addition, it is possible to check the occupancy of each element in each site. The fitting parameter S is used as a scale for estimating the degree of coincidence between the observed intensity and the calculated intensity in Rietveld analysis. It is necessary to perform analysis so that S is smaller than 1.8. In determining the occupancy of each site, the standard deviation σ j must be taken into account. The fitting parameter S and the standard deviation σ j defined here are the mathematical formulas described in “Actual powder X-ray analysis” (edited by Izumi Nakai and Fujio Izumi, edited by the Japan Society for Analytical Chemistry, X-ray Analysis Research Council (Asakura Shoten)). It is assumed that

以上に説明したXRD分析により、活物質の結晶構造に関する情報を得ることができる。   Through the XRD analysis described above, information on the crystal structure of the active material can be obtained.

<活物質のBET比表面積の測定方法>
負極活物質のBET比表面積は、例えば以下で説明する方法で測定することができる。
<Method of measuring BET specific surface area of active material>
The BET specific surface area of the negative electrode active material can be measured, for example, by a method described below.

まず、先に説明したように準備した負極試料から、ICP分析と同様の手順により、負極活物質、導電剤及びバインダなどの成分を含む粉末を取り出す。続いて、この粉末を600℃で1時間加熱し、活物質を単離させる。この活物質の粉末を測定試料として用いる。   First, a powder containing components such as a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder is taken out from the negative electrode sample prepared as described above by the same procedure as in the ICP analysis. Subsequently, this powder is heated at 600 ° C. for 1 hour to isolate the active material. This powder of the active material is used as a measurement sample.

活物質質量は4gとする。評価用セルは、例えば1/2インチのものを使用する。前処理方法として、この評価用セルを、温度約100℃以上で15時間の減圧乾燥することにより、脱ガス処理を実施する。測定装置としては、例えば島津製作所‐マイクロメリティックス社トライスターII3020を用いる。圧力を変化させながら窒素ガスを吸着させていき、相対圧を横軸、N2ガス吸着量を縦軸とする吸着等温線を求める。この曲線がBET理論に従うと仮定し、BETの式を適応することによって、活物質の粉末の比表面積を算出することができる。   The active material mass is 4 g. As the evaluation cell, for example, a 1 / 2-inch cell is used. As a pretreatment method, degassing is performed by drying the evaluation cell under reduced pressure at a temperature of about 100 ° C. or higher for 15 hours. As a measuring device, for example, Tristar II3020 manufactured by Shimadzu-Micromeritics Co., Ltd. is used. Nitrogen gas is adsorbed while changing the pressure, and an adsorption isotherm with the relative pressure on the horizontal axis and the N2 gas adsorption amount on the vertical axis is determined. Assuming that this curve follows the BET theory, the specific surface area of the active material powder can be calculated by applying the BET equation.

<負極活物質粒子の平均一次粒子径及び平均二次粒子径の測定方法>
先のようにして準備した負極試料をイオンミリング装置にて切り出し、試料断面を得る。切り出した試料の断面を、走査型電子顕微鏡にて観察し、3000倍の倍率で、活物質粒子についての像を得る。得られた視野において、一次粒子が接触していることを確認できる粒子群を二次粒子とする。なお、試料のサンプリングについても大気に触れないようにし、アルゴンや窒素など不活性雰囲気で行う。
<Method of measuring average primary particle diameter and average secondary particle diameter of negative electrode active material particles>
The negative electrode sample prepared as described above is cut out with an ion milling device to obtain a sample cross section. The cross section of the cut sample is observed with a scanning electron microscope, and an image of the active material particles is obtained at a magnification of 3000 times. In the obtained visual field, a group of particles that can confirm that the primary particles are in contact is referred to as secondary particles. Note that sampling of a sample is performed in an inert atmosphere such as argon or nitrogen without being exposed to the air.

一次粒子の大きさは一次粒子に対応する最少円の直径から求める。具体的には、3000倍の倍率のSEM像において、10回粒径測定を行い、それぞれにおいて得られた最少円の直径の平均を一次粒子径とする。平均の算出には、10回測定した内、粒子径の最大値及び最小値は用いない。   The size of the primary particle is determined from the diameter of the smallest circle corresponding to the primary particle. Specifically, the particle size is measured ten times in a SEM image at a magnification of 3000 times, and the average of the diameters of the smallest circles obtained in each case is defined as the primary particle size. For the calculation of the average, the maximum value and the minimum value of the particle diameter are not used among the ten measurements.

二次粒子径も一次粒子径と同様の方法で測定する。すなわち、二次粒子に対応する最少円の直径を求める。具体的には、3000倍の倍率のSEM像において、10回粒径測定を行い、それぞれにおいて得られた最少円の直径の平均を二次粒子径とする。平均の算出には、10回測定した内、粒径の最大値及び最小値は用いない。   The secondary particle size is measured in the same manner as the primary particle size. That is, the diameter of the smallest circle corresponding to the secondary particles is determined. Specifically, the particle size is measured ten times in an SEM image at a magnification of 3000 times, and the average of the diameters of the smallest circles obtained in each case is defined as the secondary particle size. For calculating the average, the maximum value and the minimum value of the particle size are not used among the 10 measurements.

以上では、負極活物質についての分析方法を説明したが、正極活物質についても同様の手順で分析を行うことができる。   In the above, the analysis method for the negative electrode active material has been described. However, the analysis for the positive electrode active material can be performed in the same procedure.

次に、図面を参照しながら、本実施形態に係る非水電解質電池の幾つかの例を説明する。   Next, some examples of the nonaqueous electrolyte battery according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

まず、図2及び図3を参照しながら、本実施形態に係る非水電解質電池の一例である、扁平型非水電解質電池について説明する。   First, a flat nonaqueous electrolyte battery, which is an example of the nonaqueous electrolyte battery according to the present embodiment, will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

図2は、第1の実施形態に係る扁平型非水電解質電池の一例を示す断面模式図である。図3は、図2のA部の拡大断面図である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the flat nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment. FIG. 3 is an enlarged sectional view of a portion A in FIG.

図2及び図3に示す非水電解質電池10は、扁平状の捲回電極群1を具備する。   The nonaqueous electrolyte battery 10 shown in FIGS. 2 and 3 includes a flat wound electrode group 1.

扁平状の捲回電極群1は、図3に示すように、負極3、セパレータ4及び正極5を備える。セパレータ4は、負極3と正極5との間に介在している。このような扁平状の捲回電極群1は、負極3、セパレータ4及び正極5を積層して形成した積層物を、図3に示すように負極3を外側にして渦巻状に捲回し、プレス成型することにより形成できる。この積層物は、負極3と正極5との間にセパレータ4が介在するように積層されている。   The flat wound electrode group 1 includes a negative electrode 3, a separator 4, and a positive electrode 5, as shown in FIG. The separator 4 is interposed between the negative electrode 3 and the positive electrode 5. Such a flat wound electrode group 1 is formed by laminating a laminate formed by laminating the negative electrode 3, the separator 4, and the positive electrode 5 with the negative electrode 3 outside as shown in FIG. It can be formed by molding. This laminate is laminated such that the separator 4 is interposed between the negative electrode 3 and the positive electrode 5.

負極3は、負極集電体3aと負極活物質含有層3bとを含む。負極3の最も外側に位置する部分は、図3に示すように負極集電体3aの内面側の片面のみに負極活物質含有層3bを形成した構成を有する。負極3のその他の部分は、負極集電体3aの両面に負極活物質含有層3bが形成されている。   The negative electrode 3 includes a negative electrode current collector 3a and a negative electrode active material containing layer 3b. The outermost portion of the negative electrode 3 has a configuration in which the negative electrode active material-containing layer 3b is formed only on one surface on the inner side of the negative electrode current collector 3a as shown in FIG. In other portions of the negative electrode 3, negative electrode active material-containing layers 3b are formed on both surfaces of a negative electrode current collector 3a.

負極活物質含有層3bの集電体と接していない表面には、被膜が形成されている。しかしながら、先に説明したように、この被膜は、負極活物質含有層3bの厚さよりもはるかに小さい厚さを有するため、図3においては図示していない。   A coating is formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer 3b that is not in contact with the current collector. However, as described above, this coating has a thickness much smaller than the thickness of the negative electrode active material containing layer 3b, and is not shown in FIG.

正極5は、正極集電体5aの両面に正極活物質含有層5bが形成されている。   The positive electrode 5 has a positive electrode active material-containing layer 5b formed on both surfaces of a positive electrode current collector 5a.

図2に示すように、捲回電極群1の外周端近傍において、負極端子6が最外殻の負極3の負極集電体3aに接続され、正極端子7が内側の正極5の正極集電体5aに接続されている。   As shown in FIG. 2, near the outer peripheral end of the wound electrode group 1, the negative electrode terminal 6 is connected to the negative electrode current collector 3 a of the outermost negative electrode 3, and the positive electrode terminal 7 is connected to the positive electrode current collector of the inner positive electrode 5. It is connected to the body 5a.

捲回型電極群1は、2枚の樹脂層の間に金属層が介在したラミネートフィルムからなる袋状容器2内に収納されている。   The wound electrode group 1 is housed in a bag-like container 2 made of a laminate film having a metal layer interposed between two resin layers.

負極端子6及び正極端子7のそれぞれの一部は、袋状容器2の外部に位置している。この状態は、例えば、袋状容器2の周縁部を負極端子6及び正極端子7を挟んでヒートシールすることにより得ることができる。   A part of each of the negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7 is located outside the bag-shaped container 2. This state can be obtained, for example, by heat sealing the periphery of the bag-shaped container 2 with the negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7 interposed therebetween.

液状非水電解質は、袋状容器2内に収納されている。液状非水電解質は、電極群1に保持されている。液状非水電解質は、例えば、袋状容器2の周縁部に開口を設け、この開口を通して袋状容器2の中に注入することができる。この開口は、例えば、袋状容器2の周縁部のヒートシールの際、一部を熱融着せずに残すことで形成できる。非水電解質注入後、開口をヒートシールすることにより、捲回電極群1及び液状非水電解質を容器2内に密封することができる。   The liquid non-aqueous electrolyte is stored in the bag-shaped container 2. The liquid non-aqueous electrolyte is held by the electrode group 1. The liquid non-aqueous electrolyte can be injected into the bag-shaped container 2 through the opening, for example, by providing an opening in the peripheral portion of the bag-shaped container 2. This opening can be formed, for example, by leaving a part of the peripheral portion of the bag-shaped container 2 without heat fusion at the time of heat sealing. After the injection of the nonaqueous electrolyte, the wound electrode group 1 and the liquid nonaqueous electrolyte can be sealed in the container 2 by heat sealing the opening.

次に、図4及び図5を参照しながら、第1の実施形態に係る非水電解質電池の他の例について説明する。   Next, another example of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4は、第1の実施形態に係る非水電解質電池の他の例を模式的に示す部分切欠斜視図である。図5は、図4のB部の断面模式図である。   FIG. 4 is a partially cutaway perspective view schematically illustrating another example of the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a portion B in FIG.

図4及び図5に示す非水電解質電池10は、積層型電極群11を具備する。図4に示すように、積層型電極群11は、2枚の樹脂フィルムの間に金属層を介在したラミネートフィルムからなる外装部材12内に収納されている。図5に示すように、積層型電極群11は、正極13と負極14とをその間にセパレータ15を介在させながら交互に積層した構造を有する。正極13は複数枚存在し、それぞれが正極集電体13aと、正極集電体13aの両面に担持された正極活物質含有層13bとを備える。負極14は複数枚存在し、それぞれが負極集電体14aと、負極集電体14aの両面に担持された負極活物質含有層14bとを備える。負極活物質含有層14bの集電体と接していない表面には、被膜が形成されている。しかしながら、先に説明したように、この被膜は、負極活物質含有層14bの厚さよりもはるかに小さい厚さを有するため、図5においては図示していない。   The nonaqueous electrolyte battery 10 shown in FIGS. 4 and 5 includes a stacked electrode group 11. As shown in FIG. 4, the laminated electrode group 11 is housed in an exterior member 12 made of a laminated film having a metal layer interposed between two resin films. As shown in FIG. 5, the stacked electrode group 11 has a structure in which a positive electrode 13 and a negative electrode 14 are alternately stacked with a separator 15 interposed therebetween. There are a plurality of positive electrodes 13 each including a positive electrode current collector 13a and a positive electrode active material-containing layer 13b supported on both surfaces of the positive electrode current collector 13a. The negative electrode 14 includes a plurality of negative electrodes 14 each including a negative electrode current collector 14a and a negative electrode active material-containing layer 14b supported on both surfaces of the negative electrode current collector 14a. A coating is formed on the surface of the negative electrode active material-containing layer 14b that is not in contact with the current collector. However, as described above, this coating has a thickness much smaller than the thickness of the negative electrode active material containing layer 14b, and is not shown in FIG.

各負極14の負極集電体14aの一部は、正極13に対して突出している。負極集電体14aの突出した部分は、帯状の負極端子16に電気的に接続されている。帯状の負極端子16の先端は、外装部材12から外部に引き出されている。また、図示していないが、正極13の正極集電体13aのうち、各負極集電体14aの突出した部分と反対側に位置する部分が負極14に対して突出している。こちらも図示していないが、各正極集電体13aの突出した部分は、帯状の正極端子17に電気的に接続されている。帯状の正極端子17の先端は、負極端子16とは反対側に位置し、外装部材12の辺から外部に引き出されている。   Part of the negative electrode current collector 14 a of each negative electrode 14 protrudes from the positive electrode 13. The protruding portion of the negative electrode current collector 14a is electrically connected to the strip-shaped negative electrode terminal 16. The tip of the strip-shaped negative electrode terminal 16 is drawn out of the exterior member 12 to the outside. Although not shown, a portion of the positive electrode current collector 13a of the positive electrode 13 that is located on a side opposite to a protruding portion of each negative electrode current collector 14a protrudes from the negative electrode 14. Although not shown, the protruding portion of each positive electrode current collector 13a is electrically connected to a belt-shaped positive terminal 17. The tip of the band-shaped positive electrode terminal 17 is located on the opposite side to the negative electrode terminal 16, and is drawn out from the side of the exterior member 12.

以上に説明した第1の実施形態によると、電極及び非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、負極としての該電極と、正極と、非水電解質とを具備する。負極は、負極活物質含有層を具備する。負極活物質含有層は、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含む。負極活物質含有層は、X線光電子分光法による強度比I2/I1がI2/I1≧1を満たす。この非水電解質電池は、負極活物質含有層が含むNa含有ニオブチタン複合酸化物と非水電解質との副反応を抑制することができる。その結果、第1の実施形態に係る電極及び非水電解質電池は、優れた寿命特性を示すことができる。 According to the first embodiment described above, an electrode and a nonaqueous electrolyte battery are provided. This non-aqueous electrolyte battery includes the electrode as a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte. The negative electrode includes a negative electrode active material containing layer. The negative electrode active material-containing layer contains a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure. In the negative electrode active material-containing layer, the intensity ratio I 2 / I 1 determined by X-ray photoelectron spectroscopy satisfies I 2 / I 1 ≧ 1. This nonaqueous electrolyte battery can suppress a side reaction between the Na-containing niobium titanium composite oxide contained in the negative electrode active material containing layer and the nonaqueous electrolyte. As a result, the electrode and the non-aqueous electrolyte battery according to the first embodiment can exhibit excellent life characteristics.

(第2の実施形態)
第2の実施形態によれば、電池パックが提供される。この電池パックは、第1の実施形態に係る非水電解質電池を備える。
(Second embodiment)
According to the second embodiment, a battery pack is provided. This battery pack includes the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment.

本実施形態に係る電池パックは、1個の非水電解質電池を備えてもよく、複数個の非水電解質電池を備えてもよい。電池パックに含まれ得る複数の非水電解質電池は、電気的に直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて接続されることができる。複数の非水電解質電池は、電気的に接続されて組電池を構成することもできる。電池パックは、複数の組電池を含んでいてもよい。   The battery pack according to the present embodiment may include one nonaqueous electrolyte battery, or may include a plurality of nonaqueous electrolyte batteries. A plurality of non-aqueous electrolyte batteries that can be included in a battery pack can be electrically connected in series, parallel, or a combination of series and parallel. A plurality of non-aqueous electrolyte batteries can be electrically connected to form a battery pack. The battery pack may include a plurality of assembled batteries.

電池パックは、保護回路を更に具備することができる。保護回路は、非水電解質電池の充放電を制御するものである。また、電池パックを電源として使用する装置(例えば、電子機器、自動車等)に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用することができる。   The battery pack may further include a protection circuit. The protection circuit controls charging and discharging of the non-aqueous electrolyte battery. Further, a circuit included in a device (for example, an electronic device, an automobile, or the like) that uses the battery pack as a power supply can be used as a protection circuit for the battery pack.

また、電池パックは、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、非水電解質電池からの電流を外部に出力するため、及び非水電解質電池に電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電流(自動車の動力の回生エネルギーを含む)は通電用の外部端子を通して電池パックに供給される。   In addition, the battery pack may further include an external terminal for energization. The external terminals for energization are for outputting current from the non-aqueous electrolyte battery to the outside and for inputting current to the non-aqueous electrolyte battery. In other words, when the battery pack is used as a power source, a current is supplied to the outside through the external terminals for conduction. When charging the battery pack, a charging current (including regenerative energy for driving the vehicle) is supplied to the battery pack through an external terminal for power supply.

次に、本実施形態に係る電池パックの一例を、図面を参照しながら説明する。   Next, an example of the battery pack according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図6は、本実施形態に係る電池パックの一例を示す分解斜視図である。図7は、図6に示す電池パックの電気回路を示すブロック図である。   FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating an example of the battery pack according to the present embodiment. FIG. 7 is a block diagram showing an electric circuit of the battery pack shown in FIG.

図6及び図7に示す電池パック20は、図2及び図3に示した構造を有する複数個の扁平型単電池21を含む。   The battery pack 20 shown in FIGS. 6 and 7 includes a plurality of flat cells 21 having the structure shown in FIGS.

複数個の単電池21は、外部に延出した負極端子6及び正極端子7が同じ向きに配置されるように積層され、粘着テープ22で締結されており、それにより組電池23を構成している。これらの単電池21は、図7に示すように互いに電気的に直列に接続されている。   The plurality of cells 21 are stacked so that the negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7 extending to the outside are arranged in the same direction, and are fastened with the adhesive tape 22, thereby forming an assembled battery 23. I have. These cells 21 are electrically connected to each other in series as shown in FIG.

プリント配線基板24が、複数の単電池21の負極端子6及び正極端子7が延出している側面に対向して配置されている。プリント配線基板24には、図7に示すサーミスタ25、保護回路26及び外部機器への通電用端子27が搭載されている。プリント配線基板24の組電池23と対向する面には、組電池23の配線との不要な接続を回避するために絶縁板(図示せず)が取り付けられている。   The printed wiring board 24 is disposed so as to face the side surfaces of the plurality of unit cells 21 from which the negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7 extend. The printed wiring board 24 is provided with a thermistor 25, a protection circuit 26, and a terminal 27 for energizing an external device shown in FIG. An insulating plate (not shown) is attached to the surface of the printed wiring board 24 facing the battery pack 23 to avoid unnecessary connection with the wiring of the battery pack 23.

組電池23の最下層に位置する単電池21の正極端子7に正極側リード28が接続されており、その先端は、プリント配線基板24の正極側コネクタ29に挿入されて電気的に接続されている。組電池23の最上層に位置する単電池21の負極端子6に負極側リード30が接続されており、その先端は、プリント配線基板24の負極側コネクタ31に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ29及び31は、プリント配線基板24に形成された配線32及び33をそれぞれ通して保護回路26に接続されている。   The positive electrode lead 28 is connected to the positive electrode terminal 7 of the unit cell 21 located at the lowermost layer of the assembled battery 23, and the tip is inserted into the positive electrode connector 29 of the printed wiring board 24 and electrically connected. I have. A negative electrode lead 30 is connected to the negative electrode terminal 6 of the unit cell 21 located on the uppermost layer of the assembled battery 23, and the tip is inserted into the negative electrode connector 31 of the printed wiring board 24 and electrically connected. I have. These connectors 29 and 31 are connected to the protection circuit 26 through wirings 32 and 33 formed on the printed wiring board 24, respectively.

サーミスタ25は、単電池21の各々の温度を検出し、その検出信号を保護回路26に送信する。保護回路26は、所定の条件で保護回路26と外部機器への通電用端子27との間のプラス側配線34a及びマイナス側配線34bを遮断することができる。所定の条件の例は、サーミスタ25から、単電池21の温度が所定温度以上であるとの信号を受信したときである。また、所定の条件の他の例は、単電池21の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。この過充電等の検出は、個々の単電池21又は組電池23について行われる。個々の単電池21を検出する場合、電池電圧を検出してもよく、正極電位又は負極電位を検出してもよい。後者の場合、参照極として用いるリチウム電極を個々の単電池21に挿入する。図6及び図7の電池パックでは、単電池21それぞれに電圧検出のための配線35が接続されており、これら配線35を通して検出信号が保護回路26に送信される。   The thermistor 25 detects the temperature of each of the cells 21 and sends a detection signal to the protection circuit 26. The protection circuit 26 can cut off the plus side wiring 34a and the minus side wiring 34b between the protection circuit 26 and the terminal 27 for energizing the external device under predetermined conditions. An example of the predetermined condition is when a signal indicating that the temperature of the cell 21 is equal to or higher than the predetermined temperature is received from the thermistor 25. Another example of the predetermined condition is when overcharge, overdischarge, overcurrent, or the like of the cell 21 is detected. The detection of the overcharge or the like is performed on each of the unit cells 21 or the assembled battery 23. When detecting the individual cells 21, the battery voltage may be detected, and the positive electrode potential or the negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each unit cell 21. In the battery packs of FIGS. 6 and 7, wirings 35 for voltage detection are connected to the respective cells 21, and a detection signal is transmitted to the protection circuit 26 through these wirings 35.

組電池23の四側面のうち、正極端子7及び負極端子6が突出している側面を除く三側面には、ゴム又は樹脂からなる保護シート36がそれぞれ配置されている。   Protective sheets 36 made of rubber or resin are respectively disposed on three sides of the four side faces of the battery pack 23 except for the side faces from which the positive electrode terminal 7 and the negative electrode terminal 6 protrude.

組電池23は、各保護シート36及びプリント配線基板24と共に収納容器37内に収納されている。上記保護シート36は、収納容器37の長辺方向の両方の内側面と、短辺方向の1つの内側面とに配置されている。保護シート36が配置されている内側面とは別の、短辺方向の1つの内側面に、プリント配線基板24が配置されている。組電池23は、保護シート36及びプリント配線基板24で囲まれた空間内に位置している。蓋38は、収納容器37の上面に取り付けられている。   The battery pack 23 is stored in a storage container 37 together with each protective sheet 36 and the printed wiring board 24. The protective sheet 36 is disposed on both inner side surfaces in the long side direction of the storage container 37 and one inner side surface in the short side direction. The printed wiring board 24 is arranged on one inner surface in the short side direction different from the inner surface on which the protection sheet 36 is arranged. The battery pack 23 is located in a space surrounded by the protection sheet 36 and the printed wiring board 24. The lid 38 is attached to the upper surface of the storage container 37.

なお、組電池23の固定には、粘着テープ22に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて組電池を結束させる。   Note that a heat-shrinkable tape may be used for fixing the battery pack 23 instead of the adhesive tape 22. In this case, the protective sheets are arranged on both side surfaces of the battery pack, and after the heat shrink tape is circulated, the heat shrink tape is heat shrunk to bind the battery pack.

図6及び図7に示した電池パック20は複数の単電池21を直列接続した形態を有するが、電池パックは、電池容量を増大させるために、複数の単電池21を並列に接続してもよい。或いは、電池パックは、直列接続と並列接続とを組合せて接続された複数の単電池21を備えてもよい。電池パック20同士を、更に電気的に直列又は並列に接続することもできる。   Although the battery pack 20 shown in FIGS. 6 and 7 has a form in which a plurality of unit cells 21 are connected in series, the battery pack may be connected to a plurality of unit cells 21 in parallel in order to increase the battery capacity. Good. Alternatively, the battery pack may include a plurality of cells 21 connected in combination of a series connection and a parallel connection. The battery packs 20 can be further electrically connected in series or in parallel.

また、図6及び図7に示した電池パック20は複数の単電池21を備えているが、電池パックは、1つの単電池21を備えるものでもよい。   Although the battery pack 20 shown in FIGS. 6 and 7 includes a plurality of cells 21, the battery pack may include one cell 21.

また、電池パックの実施形態は用途により適宜変更される。本実施形態に係る電池パックは、大電流を取り出したときにサイクル特性が優れていることが要求される用途に好適に用いられる。具体的には、例えば、デジタルカメラの電源として、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車などの車両の車載用電池として、定置用電池として、又は鉄道用車両用の電池として用いられる。特に、車載用電池として好適に用いられる。   Further, the embodiment of the battery pack is appropriately changed depending on the application. The battery pack according to the present embodiment is suitably used for applications that require excellent cycle characteristics when a large current is taken out. Specifically, for example, as a power supply of a digital camera, as a vehicle-mounted battery of a two-wheel or four-wheel hybrid electric vehicle, a two-wheel or four-wheel electric vehicle, an assist bicycle, or the like, as a stationary battery, or as a railway vehicle Used as a battery for In particular, it is suitably used as a vehicle-mounted battery.

本実施形態に係る電池パックを搭載した自動車等の車両において、電池パックは、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。   In a vehicle such as an automobile equipped with the battery pack according to the present embodiment, the battery pack collects, for example, regenerative energy of the power of the vehicle.

第2の実施形態に係る電池パックは、第1の実施形態に係る非水電解質電池を備えている。この非水電解質電池は、負極活物質含有層が含むNa含有ニオブチタン複合酸化物と非水電解質との副反応を抑制することができる。したがって、第2の実施形態に係る電池パックは、優れた寿命特性を示すことができる。   The battery pack according to the second embodiment includes the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment. This nonaqueous electrolyte battery can suppress a side reaction between the Na-containing niobium titanium composite oxide contained in the negative electrode active material containing layer and the nonaqueous electrolyte. Therefore, the battery pack according to the second embodiment can exhibit excellent life characteristics.

(第3の実施形態)
第3の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第2の実施形態に係る電池パックを搭載する。
(Third embodiment)
According to a third embodiment, a vehicle is provided. This vehicle mounts the battery pack according to the second embodiment.

第3の実施形態に係る車両において、電池パックは、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。   In the vehicle according to the third embodiment, the battery pack collects, for example, regenerative energy of the power of the vehicle.

第3の実施形態に係る車両の例としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、及び、アシスト自転車及び鉄道用車両(例えば電車)が挙げられる。   Examples of the vehicle according to the third embodiment include, for example, two-wheel or four-wheel hybrid electric vehicles, two-wheel or four-wheel electric vehicles, and assist bicycles and railway vehicles (for example, trains).

第3の実施形態に係る車両における電池パックの搭載位置は、特には限定されない。例えば、電池パックを自動車に搭載する場合、電池パックは、車両のエンジンルーム、車体後方又は座席の下に搭載することができる。   The mounting position of the battery pack in the vehicle according to the third embodiment is not particularly limited. For example, when the battery pack is mounted on an automobile, the battery pack can be mounted on an engine room of the vehicle, behind the vehicle body, or under a seat.

次に、第3の実施形態の車両の例を図面を参照しながら説明する。   Next, an example of a vehicle according to a third embodiment will be described with reference to the drawings.

図8は、第3の実施形態に係る一例の車両の概略断面図である。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an example vehicle according to the third embodiment.

図8に示す車両41は、自動車である。この自動車41は、車体前方のエンジンルーム内に、電池パック42を搭載している。   The vehicle 41 shown in FIG. 8 is an automobile. The vehicle 41 has a battery pack 42 mounted in an engine room in front of the vehicle body.

次に、第3の実施形態に係る他の例の車両の構成を、図9を参照しながら説明する。   Next, the configuration of another example of the vehicle according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

図9は、第3の実施形態に係る他の例の車両の構成を示している。図9に示した車両300は、電気自動車である。   FIG. 9 shows a configuration of another example of the vehicle according to the third embodiment. The vehicle 300 shown in FIG. 9 is an electric vehicle.

図9に示す車両300は、車両用電源301と、車両用電源301の上位制御手段である車両ECU(ECU:Electric Control Unit)380と、外部端子370と、インバータ340と、駆動モータ345とを備えている。   The vehicle 300 shown in FIG. 9 includes a vehicle power supply 301, a vehicle ECU (Electric Control Unit) 380 which is a higher-level control unit of the vehicle power supply 301, an external terminal 370, an inverter 340, and a drive motor 345. Have.

車両300は、車両用電源301を、例えばエンジンルーム、自動車の車体後方又は座席の下に搭載している。しかしながら、図9では、車両300への非水電解質電池の搭載箇所は概略的に示している。   The vehicle 300 has a vehicle power supply 301 mounted, for example, in an engine room, behind a vehicle body, or under a seat. However, FIG. 9 schematically shows the mounting location of the nonaqueous electrolyte battery on the vehicle 300.

車両用電源301は、複数(例えば3つ)の電池パック312a、312b及び312cと、電池管理装置(BMU:Battery Management Unit)311と、通信バス310と、を備えている。   The vehicle power supply 301 includes a plurality (for example, three) of battery packs 312a, 312b, and 312c, a battery management unit (BMU: Battery Management Unit) 311 and a communication bus 310.

3つの電池パック312a、312b及び312cは、電気的に直列に接続されている。電池パック312aは、組電池314aと組電池監視装置(VTM:Voltage Temperature Monitoring)313aと、を備えている。電池パック312bは、組電池314bと組電池監視装置313bと、を備えている。電池パック312cは、組電池314cと組電池監視装置313cと、を備えている。電池パック312a、312b、及び312cは、それぞれ独立して取り外すことが可能であり、別の電池パックと交換することができる。   The three battery packs 312a, 312b and 312c are electrically connected in series. The battery pack 312a includes an assembled battery 314a and an assembled battery monitoring device (VTM: Voltage Temperature Monitoring) 313a. The battery pack 312b includes an assembled battery 314b and an assembled battery monitoring device 313b. The battery pack 312c includes an assembled battery 314c and an assembled battery monitoring device 313c. Battery packs 312a, 312b, and 312c can be detached independently, and can be replaced with another battery pack.

組電池314a〜314cのそれぞれは、直列に接続された複数の非水電解質電池を備えている。各非水電解質電池の各々は、第1の実施形態に係る非水電解質電池である。組電池314a〜314cは、それぞれ、正極端子316及び負極端子317を通じて充放電を行う。すなわち、電池パック312a、312b、及び312cは、第2の実施形態に係る電池パックである。   Each of the assembled batteries 314a to 314c includes a plurality of nonaqueous electrolyte batteries connected in series. Each of the non-aqueous electrolyte batteries is the non-aqueous electrolyte battery according to the first embodiment. The assembled batteries 314a to 314c perform charging and discharging through the positive terminal 316 and the negative terminal 317, respectively. That is, the battery packs 312a, 312b, and 312c are the battery packs according to the second embodiment.

電池管理装置311は、車両用電源301の保全に関する情報を集めるために、車両用電源301に含まれる組電池314a〜314cの非水電解質電池の電圧、温度などの情報を組電池監視装置313a〜313cとの間で通信を行い収集する。   The battery management device 311 collects information such as the voltage and temperature of the non-aqueous electrolyte batteries of the assembled batteries 314a to 314c included in the vehicle power supply 301 in order to collect information on the maintenance of the vehicle power supply 301. It communicates with the 313c and collects them.

電池管理装置311と組電池監視装置313a〜313cとの間には、通信バス310が接続されている。通信バス310は、1組の通信線を複数のノード(電池管理装置と1つ以上の組電池監視装置と)で共有するように構成されている。通信バス310は、例えばCAN(Control Area Network)規格に基づいて構成された通信バスである。   A communication bus 310 is connected between the battery management device 311 and the battery pack monitoring devices 313a to 313c. The communication bus 310 is configured to share one set of communication lines by a plurality of nodes (a battery management device and one or more assembled battery monitoring devices). The communication bus 310 is a communication bus configured based on, for example, a CAN (Control Area Network) standard.

組電池監視装置313a〜313cは、電池管理装置311からの通信による指令に基づいて、組電池314a〜314cを構成する個々の非水電解質電池の電圧及び温度を計測する。ただし、温度は1つの組電池につき数箇所だけで測定することができ、全ての非水電解質電池の温度を測定しなくてもよい。   The assembled battery monitoring devices 313a to 313c measure the voltages and temperatures of the individual non-aqueous electrolyte batteries constituting the assembled batteries 314a to 314c based on a command from the battery management device 311 through communication. However, the temperature can be measured at only a few locations per battery pack, and the temperature of all non-aqueous electrolyte batteries does not need to be measured.

車両用電源301は、正極端子と負極端子との接続を入り切りするための電磁接触器(例えば図9に示すスイッチ装置333)を有することもできる。スイッチ装置333は、組電池314a〜314cへの充電が行われるときにオンするプリチャージスイッチ(図示せず)、電池出力が負荷へ供給されるときにオンするメインスイッチ(図示せず)を含む。プリチャージスイッチおよびメインスイッチは、スイッチ素子の近傍に配置されたコイルに供給される信号によりオンおよびオフされるリレー回路(図示せず)を備える。   The vehicle power supply 301 can also include an electromagnetic contactor (for example, a switch device 333 shown in FIG. 9) for turning on and off the connection between the positive terminal and the negative terminal. The switch device 333 includes a precharge switch (not shown) that is turned on when the assembled batteries 314a to 314c are charged, and a main switch (not shown) that is turned on when the battery output is supplied to the load. . The precharge switch and the main switch each include a relay circuit (not shown) that is turned on and off by a signal supplied to a coil disposed near the switch element.

インバータ340は、入力した直流電圧をモータ駆動用の3相の交流(AC)の高電圧に変換する。インバータ340は、電池管理装置311あるいは車両全体動作を制御するための車両ECU380からの制御信号に基づいて、出力電圧が制御される。インバータ340の3相の出力端子は、駆動モータ345の各3相の入力端子に接続されている。   Inverter 340 converts the input DC voltage into a three-phase alternating current (AC) high voltage for driving the motor. The output voltage of inverter 340 is controlled based on a control signal from battery management device 311 or vehicle ECU 380 for controlling the entire operation of the vehicle. The three-phase output terminals of the inverter 340 are connected to the three-phase input terminals of the drive motor 345.

駆動モータ345は、インバータ340から供給される電力により回転し、その回転を例えば差動ギアユニットを介して車軸および駆動輪Wに伝達する。   The drive motor 345 is rotated by electric power supplied from the inverter 340, and transmits the rotation to the axle and the drive wheels W via, for example, a differential gear unit.

また、図示はしていないが、車両300は、車両300を制動した際に駆動モータ345を回転させ、運動エネルギーを電気エネルギーとしての回生エネルギーに変換する回生ブレーキ機構を備えている。回生ブレーキ機構で回収した回生エネルギーは、インバータ340に入力され、直流電流に変換される。直流電流は、車両用電源301に入力される。   Although not shown, the vehicle 300 includes a regenerative brake mechanism that rotates the drive motor 345 when the vehicle 300 is braked and converts kinetic energy into regenerative energy as electric energy. The regenerative energy collected by the regenerative braking mechanism is input to the inverter 340 and is converted into a DC current. The DC current is input to the vehicle power supply 301.

車両用電源301の負極端子317には、接続ラインL1の一方の端子が、電池管理装置311内の電流検出部(図示せず)を介して接続されている。接続ラインL1の他方の端子は、インバータ340の負極入力端子に接続されている。   One terminal of a connection line L1 is connected to the negative terminal 317 of the vehicle power supply 301 via a current detection unit (not shown) in the battery management device 311. The other terminal of the connection line L1 is connected to a negative input terminal of the inverter 340.

車両用電源301の正極端子316には、接続ラインL2の一方の端子が、スイッチ装置333を介して接続されている。接続ラインL2の他方の端子は、インバータ340の正極入力端子に接続されている。   One terminal of a connection line L2 is connected to a positive terminal 316 of the vehicle power supply 301 via a switch device 333. The other terminal of the connection line L2 is connected to a positive input terminal of the inverter 340.

外部端子370は、電池管理装置311に接続されている。外部端子370は、例えば、外部電源に接続することができる。   The external terminal 370 is connected to the battery management device 311. The external terminal 370 can be connected to, for example, an external power supply.

車両ECU380は、運転者などの操作入力に応答して電池管理装置311を他の装置と協調制御して、車両全体の管理を行なう。電池管理装置311と車両ECU380との間で、通信線により、車両用電源301の残容量等の車両用電源301の保全に関するデータ転送が行われる。   The vehicle ECU 380 controls the battery management device 311 in cooperation with other devices in response to an operation input by a driver or the like, and manages the entire vehicle. Between the battery management device 311 and the vehicle ECU 380, data related to the maintenance of the vehicle power supply 301 such as the remaining capacity of the vehicle power supply 301 is transferred via a communication line.

第3の実施形態に係る車両は、第3の実施形態に係る電池パックを具備するので、優れた寿命特性を示すことができる。   Since the vehicle according to the third embodiment includes the battery pack according to the third embodiment, excellent vehicle life characteristics can be exhibited.

[実施例]
以下に実施例を説明するが、実施形態は、以下に記載される実施例に限定されるものではない。
[Example]
Examples will be described below, but the embodiments are not limited to the examples described below.

(実施例1)
実施例1では、以下の手順で実施例1の非水電解質電池を作製した。
(Example 1)
In Example 1, the nonaqueous electrolyte battery of Example 1 was manufactured according to the following procedure.

<負極活物質の製造>
以下の手順で、斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物としてLi2.0Na1.5Ti5. 5Nb0.514を合成した。
まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nbのモル比が2.0:1.5:5.5:0.5となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。
<Production of negative electrode active material>
The following procedure was synthesized Li 2.0 Na 1.5 Ti 5. 5 Nb 0.5 O 14 as orthorhombic Akiragata Na-containing niobium titanium composite oxide.
First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3, and niobium (V) Nb (OH) 5 were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb in the mixture was 2.0: 1.5: 5.5: 0.5. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2.0Na1.5Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide powder having a composition represented by the formula: Li 2.0 Na 1.5 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 .

<負極中間部材の作製>
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を、90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
<Preparation of negative electrode intermediate member>
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass, and mixed. Obtained. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

<正極の作製>
以下の手順で、スピネル型マンガン酸リチウムとしてLiMn24を合成した。
まず、原料として、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸マンガンMnCO3とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Mnのモル比が1.0:2.0となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。
<Preparation of positive electrode>
LiMn 2 O 4 was synthesized as spinel-type lithium manganate by the following procedure.
First, lithium carbonate Li 2 CO 3 and manganese carbonate MnCO 3 were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Mn of the mixture was 1.0: 2.0. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、700℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment at 700 ° C. for 10 hours in an air atmosphere. Thus, a product powder was obtained.

得られた生成物を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式LiMn24で表される組成を有するスピネル型マンガン酸リチウムの粉末であることが分かった。 The obtained product was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD as described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was a spinel-type lithium manganate powder having a composition represented by the formula LiMn 2 O 4 .

上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.9g/cm3である正極活物質含有層とを含んだ正極を作製した。 The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. . This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a positive electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.9 g / cm 3. A positive electrode was prepared.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、正極タブとした。この正極タブに、正極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a positive electrode tab. The positive electrode terminal was ultrasonically bonded to the positive electrode tab.

<電極群の作製>
厚さが25μmであるポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータを2枚用意した。次いで、先に作製した正極、一枚のセパレータ、先に作製した負極中間部材及びもう一枚のセパレータをこの順序で積層して、積層体を得た。この積層体を、渦巻き状に捲回し、捲回体を得た。次いで、捲回体から巻き芯を抜き取り、捲回体を90℃で加熱プレスに供した。かくして、幅が30mmであり、厚さが3.0mmである偏平状電極群を作製した。
<Preparation of electrode group>
Two separators made of a polyethylene porous film having a thickness of 25 μm were prepared. Next, the previously manufactured positive electrode, one separator, the previously manufactured negative electrode intermediate member, and another separator were laminated in this order to obtain a laminate. This laminate was spirally wound to obtain a wound body. Next, the winding core was removed from the wound body, and the wound body was subjected to a heating press at 90 ° C. Thus, a flat electrode group having a width of 30 mm and a thickness of 3.0 mm was produced.

<電極群の外装部材への収容>
得られた電極群を、ラミネートフィルムで包んだ。ラミネートフィルムとしては、厚さが40μmであるアルミニウム箔の両面にポリプロピレン層を形成して構成され、全体の膜厚が0.1mmであるものを用いた。この際、ラミネートフィルムの1つの端部において、ポリプロピレン層の互いに対向する2つの部分の間に負極端子の一部を挟んだ。そして、負極端子の他の一部がラミネートフィルムの外に出るようにした。同様に、ラミネートフィルムの1つの端部において、ポリプロピレン層の互いに対向する2つの部分の間に正極端子の一部を挟んだ。そして、正極端子の他の一部がラミネートフィルムの外に出るようにした。
<Accommodation of electrode group in exterior member>
The obtained electrode group was wrapped with a laminate film. The laminated film was formed by forming a polypropylene layer on both sides of an aluminum foil having a thickness of 40 μm and having a total thickness of 0.1 mm. At this time, at one end of the laminate film, a part of the negative electrode terminal was sandwiched between two opposing portions of the polypropylene layer. Then, another part of the negative electrode terminal was made to come out of the laminate film. Similarly, at one end of the laminate film, a part of the positive electrode terminal was sandwiched between two opposing parts of the polypropylene layer. Then, another part of the positive electrode terminal was made to come out of the laminate film.

次に、負極端子の一部を挟み込んだ端部をヒートシールした。同様に、正極端子の一部を挟み込んだ端部をヒートシールした。かくして、電極群を、ラミネートフィルムからなる外装部材内に収容した。
次いで、電極群を、外装部材中で、80℃で24時間真空乾燥に供した。
Next, the end portion sandwiching a part of the negative electrode terminal was heat-sealed. Similarly, an end portion sandwiching a part of the positive electrode terminal was heat-sealed. Thus, the electrode group was housed in an exterior member made of a laminate film.
Next, the electrode group was subjected to vacuum drying in an exterior member at 80 ° C. for 24 hours.

<液状非水電解質の調製>
非水溶媒として、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)を準備した。これらを、EC:PC:EMCの体積比が1:1:4となるように混合し、混合溶媒を調製した。
<Preparation of liquid non-aqueous electrolyte>
Ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were prepared as non-aqueous solvents. These were mixed so that the volume ratio of EC: PC: EMC became 1: 1: 4 to prepare a mixed solvent.

この混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.2Mの濃度で溶解させた。かくして、液状非水電解質を調製した。 In this mixed solvent, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved at a concentration of 1.2M. Thus, a liquid non-aqueous electrolyte was prepared.

<電池ユニットの作製>
乾燥アルゴン環境下で、図10A〜図10Fを参照しながら以下に説明するようにして電池ユニットを作製した。
<Preparation of battery unit>
A battery unit was fabricated in a dry argon environment as described below with reference to FIGS. 10A to 10F.

図10A〜図10Fは、実施例1の非水電解質電池の作製手順の一部を示す概略図である。   10A to 10F are schematic diagrams showing a part of the procedure for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery of Example 1.

まず、電極群1を収納したラミネートフィルムの外装部材2内に、図10Aに示すように、先に調製した液状非水電解質8を注入した。次いで、図10Bに示すように、外装部材2の端部2aをヒートシールした。かくして、外装部材2内に電極群1と液状非水電解質8を完全密閉した。この際、図10Bに示すように、ヒートシール部2aと電極群1が収容されている部分との間に距離を設けた。   First, as shown in FIG. 10A, the previously prepared liquid non-aqueous electrolyte 8 was injected into the exterior member 2 of the laminated film containing the electrode group 1. Next, as shown in FIG. 10B, the end 2a of the exterior member 2 was heat-sealed. Thus, the electrode group 1 and the liquid nonaqueous electrolyte 8 were completely sealed in the exterior member 2. At this time, as shown in FIG. 10B, a distance was provided between the heat seal portion 2a and the portion where the electrode group 1 was accommodated.

かくして、実施例1の電池ユニット10’を作製した。   Thus, the battery unit 10 'of Example 1 was manufactured.

<エージング処理>
作製した実施例1の電池ユニット10’を、以下の手順で第1のエージング処理、次いで第2のエージング処理にそれぞれ供した。
<Aging process>
The prepared battery unit 10 ′ of Example 1 was subjected to a first aging process and then a second aging process in the following procedure.

まず、電池ユニット10’の電圧を、先に示した手順で、2.5Vに調整した。この電池ユニットを、第1のエージング処理に供した。第1のエージング処理は、60℃の温度環境下において、10時間に亘って行った。次いで、図10Bに示す切り取り線2Aに沿って、外装部材2を図10Cに示すように切り開いた。かくして、外装部材2内部のガスを放出した。   First, the voltage of the battery unit 10 'was adjusted to 2.5 V according to the procedure described above. This battery unit was subjected to a first aging treatment. The first aging treatment was performed in a 60 ° C. temperature environment for 10 hours. Next, the exterior member 2 was cut open along the cut line 2A shown in FIG. 10B as shown in FIG. 10C. Thus, the gas inside the exterior member 2 was released.

次いで、図10Dに示すように、外装部材2の端部2bをヒートシールした。かくして、外装部材2内に電極群1と液状非水電解質8を完全密閉した。   Next, as shown in FIG. 10D, the end 2b of the exterior member 2 was heat-sealed. Thus, the electrode group 1 and the liquid nonaqueous electrolyte 8 were completely sealed in the exterior member 2.

次いで、電池ユニット10’の電圧を、先に示した手順で、2.8Vに調整した。この電池ユニット10’を、第2のエージング処理に供した。第2のエージング処理は、80℃の温度環境下において10時間行った。次いで、図10Dに示す切り取り線2Bに沿って、外装部材2を図10Eに示すように切り開いた。かくして、外装部材2内部のガスを放出した。   Next, the voltage of the battery unit 10 'was adjusted to 2.8 V by the procedure described above. This battery unit 10 'was subjected to a second aging treatment. The second aging treatment was performed in a temperature environment of 80 ° C. for 10 hours. Next, the exterior member 2 was cut open along the cut line 2B shown in FIG. 10D as shown in FIG. 10E. Thus, the gas inside the exterior member 2 was released.

次いで、図10Fに示すように、外装部材2の端部2cをヒートシールした。かくして、外装部材2内に電極群1と液状非水電解質8を完全密閉した。   Next, as shown in FIG. 10F, the end 2c of the exterior member 2 was heat-sealed. Thus, the electrode group 1 and the liquid nonaqueous electrolyte 8 were completely sealed in the exterior member 2.

かくして、前述した図2及び図3に示した一例の非水電解質電池10のそれと同様の構造を有し、具体的には幅が35mmであり、厚さが3.2mmであり、高さが65mmである実施例1の非水電解質電池10が得られた。   Thus, it has the same structure as that of the example non-aqueous electrolyte battery 10 shown in FIGS. 2 and 3 described above, specifically, the width is 35 mm, the thickness is 3.2 mm, and the height is A non-aqueous electrolyte battery 10 of Example 1 having a size of 65 mm was obtained.

<試験セルの充放電サイクル試験>
実施例1の非水電解質電池10を、以下の手順で、高温充放電サイクル試験に供した。
<Charge / discharge cycle test of test cell>
The nonaqueous electrolyte battery 10 of Example 1 was subjected to a high-temperature charge / discharge cycle test according to the following procedure.

試験温度環境は、60℃とした。充電では、電池10を、0.2Cの定電流値で電圧が3.0Vに達するまで充電し、次いで電池を3.0Vの定電圧で充電した。充電は、電流値が1/20Cに達した際に停止した。放電は、0.2Cの定電流値で行った。放電は、電池10の電圧が1.8Vに達した際に停止した。充電と放電との間には、同じ温度環境での1分間の休止を行った。充電、休止、放電及び休止を1サイクルとした。この試験において実施するサイクル数は500サイクルとした。非水電解質電池の500サイクル目の放電容量を、1サイクル目の放電容量により除することで、高温における500サイクル後の容量維持率を評価した。この容量維持率は、電極のサイクル特性の指標となる。   The test temperature environment was 60 ° C. In charging, the battery 10 was charged at a constant current value of 0.2 C until the voltage reached 3.0 V, and then the battery was charged at a constant voltage of 3.0 V. Charging was stopped when the current value reached 1 / 20C. The discharge was performed at a constant current value of 0.2C. The discharge was stopped when the voltage of the battery 10 reached 1.8V. A one-minute pause in the same temperature environment was performed between charging and discharging. Charging, resting, discharging and resting were defined as one cycle. The number of cycles performed in this test was 500. By dividing the discharge capacity at the 500th cycle of the nonaqueous electrolyte battery by the discharge capacity at the first cycle, the capacity retention after 500 cycles at a high temperature was evaluated. This capacity retention ratio is an index of the cycle characteristics of the electrode.

<X線光電子分光(XPS)測定>
上記サイクル試験を行った後、以下の手順でXPS測定を行った。装置としては、PHI社製QuanteraSXMを用いた。励起X線源には単結晶分光Al−Kα(1486.6eV)を用い、光電子検出角度は45°とした。この測定により、負極表面おける289〜292eVに現れるピークP1の強度I1と、283〜285eVに現れるピークP2の強度I2とを測定した。
<X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement>
After performing the cycle test, the XPS measurement was performed according to the following procedure. As a device, Quantera SXM manufactured by PHI was used. Single crystal spectroscopy Al-Kα (1486.6 eV) was used as the excitation X-ray source, and the photoelectron detection angle was 45 °. By this measurement, the intensity I 1 of the peak P 1 appearing at 289 to 292 eV and the intensity I 2 of the peak P 2 appearing at 283 to 285 eV on the negative electrode surface were measured.

(実施例2〜22)
実施例2〜22では、第1のエージング処理及び/又は第2のエージング処理の条件を以下の表1に示す条件にそれぞれ変更したこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例2〜22の非水電解質電池をそれぞれ作製した。
(Examples 2 to 22)
In Examples 2 to 22, the same procedures as in Example 1 were performed except that the conditions of the first aging treatment and / or the second aging treatment were changed to the conditions shown in Table 1 below. Twenty-two nonaqueous electrolyte batteries were produced.

(実施例23)
実施例23では、負極活物質として、式Li2Na1.75Ti5.75Nb0.2514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例23の非水電解質電池を作製した。
(Example 23)
In Example 23, the same as Example 1 except that an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.75 Ti 5.75 Nb 0.25 O 14 was used as the negative electrode active material. By the procedure, the nonaqueous electrolyte battery of Example 23 was produced.

式Li2Na1.75Ti5.75Nb0.2514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。
まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nbのモル比が2.0:1.75:5.75:0.25となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。
An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.75 Ti 5.75 Nb 0.25 O 14 was synthesized by the following procedure.
First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3, and niobium (V) Nb (OH) 5 were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb in the mixture was 2.0: 1.75: 5.75: 0.25. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2.0Na1.75Ti5.75Nb0.2514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide powder having a composition represented by the formula: Li 2.0 Na 1.75 Ti 5.75 Nb 0.25 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を、90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass, and mixed. Obtained. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例24〜44)
実施例24〜44では、第1のエージング処理及び/又は第2のエージング処理の条件を以下の表1又は表2に示す条件にそれぞれ変更したこと以外は実施例23と同様の手順で、実施例24〜44の非水電解質電池をそれぞれ作製した。
(Examples 24 to 44)
In Examples 24 to 44, the procedure was the same as that in Example 23 except that the conditions of the first aging treatment and / or the second aging treatment were changed to the conditions shown in Table 1 or Table 2 below. The non-aqueous electrolyte batteries of Examples 24 to 44 were produced.

(実施例45)
実施例45では、負極活物質として、式Li2Na1.8Ti5.8Nb0.214で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例45の非水電解質電池を作製した。
(Example 45)
In Example 45, the same as Example 1 except that an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.8 Ti 5.8 Nb 0.2 O 14 was used as the negative electrode active material. According to the procedure, a nonaqueous electrolyte battery of Example 45 was produced.

式Li2Na1.8Ti5.8Nb0.214で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。 An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.8 Ti 5.8 Nb 0.2 O 14 was synthesized by the following procedure.

式Li2.0Na1.8Ti5.8Nb0.214で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。
まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nbのモル比が2.0:1.8:5.8:0.2となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。
An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2.0 Na 1.8 Ti 5.8 Nb 0.2 O 14 was synthesized by the following procedure.
First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3, and niobium (V) Nb (OH) 5 were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb in the mixture was 2.0: 1.8: 5.8: 0.2. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2.0Na1.8Ti5.8Nb0.214で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide powder having a composition represented by the formula: Li 2.0 Na 1.8 Ti 5.8 Nb 0.2 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. Was. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例46)
実施例46では、負極活物質として、式Li2Na1.40.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例46の非水電解質電池を作製した。
(Example 46)
Example 46 was performed in the same manner as in Example 1 except that as the negative electrode active material, an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.4 K 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 was used. The nonaqueous electrolyte battery of Example 46 was manufactured in the same procedure.

式Li2Na1.40.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。 An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.4 K 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 was synthesized by the following procedure.

まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、炭酸カリウムK2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:K:Ti:Nbのモル比が2.0:1.4:0.1:5.5:0.5となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。 First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3 , potassium carbonate K 2 CO 3, and niobium (V) Nb (OH) 5 were prepared as raw materials. . These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: K: Ti: Nb in the mixture was 2.0: 1.4: 0.1: 5.5: 0.5. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2.0Na1.40.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was a powder of an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2.0 Na 1.4 K 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質を90質量%、アセチレンブラックを5質量%及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%をN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
90% by mass of the active material prepared above, 5% by mass of acetylene black and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) were dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP) and mixed to obtain a mixture. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例47)
実施例47では、負極活物質として、式Li2Na1.6Ti5.5Nb0.4Zr0.114で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例47の非水電解質電池を作製した。
(Example 47)
Example 47 was the same as Example 1 except that as the negative electrode active material, an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.6 Ti 5.5 Nb 0.4 Zr 0.1 O 14 was used. The nonaqueous electrolyte battery of Example 47 was manufactured in the same procedure.

式Li2Na1.6Ti5.5Nb0.4Zr0.114で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。 An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.6 Ti 5.5 Nb 0.4 Zr 0.1 O 14 was synthesized by the following procedure.

まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5と、水酸化ジルコニウムZr(OH)4とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nb:Zrのモル比が2.0:1.6:5.5:0.4:0.1となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。 First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3 , niobium (V) Nb (OH) 5, and zirconium hydroxide Zr (OH) 4 were used as raw materials. Got ready. These raw materials were mixed so that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb: Zr in the mixture was 2.0: 1.6: 5.5: 0.4: 0.1. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2Na1.6Ti5.5Nb0.4Zr0.114で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide powder having a composition represented by the formula: Li 2 Na 1.6 Ti 5.5 Nb 0.4 Zr 0.1 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. Was. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to include a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(比較例1)
比較例1では、液状非水電解質を変更したこと以外は実施例1と同様の手順により、比較例1の非水電解質電池を作製した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1 was produced in the same procedure as in Example 1 except that the liquid nonaqueous electrolyte was changed.

比較例1で用いた液状非水電解質は、以下の手順で調製した。まず、非水溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)を準備した。これらを、PC:EMCの体積比が1:2となるように混合し、混合溶媒を調製した。この混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.2Mの濃度で溶解させた。かくして、液状非水電解質を調製した。 The liquid non-aqueous electrolyte used in Comparative Example 1 was prepared according to the following procedure. First, propylene carbonate (PC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were prepared as non-aqueous solvents. These were mixed so that the volume ratio of PC: EMC would be 1: 2 to prepare a mixed solvent. In this mixed solvent, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved at a concentration of 1.2M. Thus, a liquid non-aqueous electrolyte was prepared.

(比較例2)
比較例2では、電池ユニットの第1のエージング条件及び第2のエージング条件を以下の表2に示すように変更したこと以外は実施例1と同様の手順により、比較例2の非水電解質電池を作製した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, the non-aqueous electrolyte battery of Comparative Example 2 was manufactured in the same procedure as in Example 1 except that the first aging condition and the second aging condition of the battery unit were changed as shown in Table 2 below. Was prepared.

(比較例3〜6)
比較例3〜6では、電池ユニットのエージングを以下の表2に示す条件で1回のみ行ったこと以外は実施例1と同様の手順により、比較例3〜6の非水電解質電池をそれぞれ作製した。
(Comparative Examples 3 to 6)
In Comparative Examples 3 to 6, the non-aqueous electrolyte batteries of Comparative Examples 3 to 6 were manufactured by the same procedure as in Example 1 except that the aging of the battery unit was performed only once under the conditions shown in Table 2 below. did.

実施例2〜47及び比較例1〜6の各非水電解質電池を、実施例1の非水電解質電池と同様に試験に供した。それらの結果を以下の表3及び4に示す。   Each of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 2 to 47 and Comparative Examples 1 to 6 was subjected to a test in the same manner as the nonaqueous electrolyte battery of Example 1. The results are shown in Tables 3 and 4 below.

(結果)
図11に、実施例1の非水電解質電池が具備する負極の表面のXPSスペクトルの一部(実線)、及び比較例1の電池が具備する負極の表面のXPSスペクトルの一部(点線)を示す。
(result)
FIG. 11 shows a part of the XPS spectrum on the surface of the negative electrode included in the nonaqueous electrolyte battery of Example 1 (solid line) and a part of the XPS spectrum on the surface of the negative electrode included in the battery of Comparative Example 1 (dotted line). Show.

まず、図11から明らかなように、実施例1の非水電解質電池が具備する負極表面のスペクトルは、291eVの結合エネルギーにピークトップを有するピークP1を有する。このピークP1の強度I1は、比較例1の非水電解質電池が具備する負極表面のスペクトルにおいて同様の結合エネルギーに現れたピークP’1の強度I’1よりも小さい。また、実施例1の非水電解質電池が具備する負極表面のスペクトルは、284eVの結合エネルギーにピークトップを有するピークP2を有する。このピークP2の強度I2は、比較例1の非水電解質電池が具備する負極表面のスペクトルにおいて同様の結合エネルギーに現れたピークP’2の強度I’2よりも大きい。そして、比較例1の強度比I’2/I’1は0.95であったのに対し、実施例1の強度比I2/I1は1.67であった。 First, as it is clear from FIG. 11, the spectrum of the negative electrode surface comprising a non-aqueous electrolyte battery of Example 1 has a peak P 1 having a peak top at a binding energy of 291eV. Intensity I 1 of the peak P 1 is smaller than 1 'intensity I 1' peak P nonaqueous electrolyte battery which appeared in the same binding energy in the spectrum of the negative electrode surface comprising the Comparative Example 1. Further, the spectrum of the negative electrode surface comprising a non-aqueous electrolyte battery of Example 1 has a peak P 2 have a peak top at a binding energy of 284 eV. Intensity I 2 of the peak P 2 is greater than the non-aqueous electrolyte 2 'intensity I 2' peak P appearing in the same binding energy in the spectrum of the negative electrode surface the battery is equipped in Comparative Example 1. Then, the intensity ratio I '2 / I' 1 of Comparative Example 1 whereas was 0.95, the intensity ratio I 2 / I 1 of Example 1 was 1.67.

表3及び4に示すように、強度比I2/I1が1以上である実施例1〜47の各非水電解質電池は、強度比I’2/I’1が1未満である比較例1〜8の各非水電解質電池よりも高いサイクル容量維持率を示した。つまり、強度比I2/I1が1以上である実施例1〜47の各非水電解質電池は、比較例1〜8の各非水電解質電池よりも優れた寿命特性を示すことができた。 As shown in Tables 3 and 4, each of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1 to 47 in which the intensity ratio I 2 / I 1 is 1 or more is a comparative example in which the intensity ratio I ′ 2 / I ′ 1 is less than 1. The non-aqueous electrolyte batteries of Nos. 1 to 8 exhibited higher cycle capacity retention rates. That is, each of the non-aqueous electrolyte batteries of Examples 1 to 47 in which the intensity ratio I 2 / I 1 was 1 or more was able to exhibit better life characteristics than each of the non-aqueous electrolyte batteries of Comparative Examples 1 to 8. .

比較例1は、実施例1と同様の第1及び第2のエージングを行ったが、十分な被膜が負極活物質含有層上に形成しなかった。これは、電解液の組成に原因があったと考えられる。   In Comparative Example 1, the same first and second aging as in Example 1 were performed, but a sufficient film was not formed on the negative electrode active material-containing layer. This is considered to be due to the composition of the electrolytic solution.

比較例2は、実施例1で行った第1のエージングと第2のエージングとを順序を変更して行った例である。比較例2の結果から、高いSOCに調節した電池ユニットを高い温度でエージングに供し、次いで先のエージングより低いSOCに調節した電池ユニットを先のエージングよりも低い温度でエージングに供した場合には、強度比I2/I1が1未満になり、十分な被膜が負極活物質含有層上に形成しなかったことがわかる。 Comparative Example 2 is an example in which the first aging and the second aging performed in Example 1 are performed by changing the order. From the results of Comparative Example 2, when the battery unit adjusted to a higher SOC was subjected to aging at a higher temperature, and then the battery unit adjusted to a lower SOC than the previous aging was subjected to aging at a lower temperature than the previous aging, The strength ratio I 2 / I 1 was less than 1, indicating that a sufficient film was not formed on the negative electrode active material-containing layer.

比較例3〜6は、エージングを1回のみ行った例である。これらの結果から、条件を変更しても、エージングを1回のみ行った場合には、強度比I2/I1が1未満になり、十分な被膜が負極活物質含有層上に形成しなかったことがわかる。 Comparative Examples 3 to 6 are examples in which aging was performed only once. From these results, even if the conditions were changed, when aging was performed only once, the intensity ratio I 2 / I 1 was less than 1, and a sufficient film was not formed on the negative electrode active material-containing layer. You can see that

例えば、各実施例の非水電解質電池に含まれる負極を用いて新たに作製した電池によっても優れた寿命特性を得ることができる。   For example, excellent life characteristics can be obtained by a battery newly manufactured using the negative electrode included in the nonaqueous electrolyte battery of each embodiment.

(実施例48)
実施例48では、負極活物質として、式Li2Na0.2Ti4.2Nb1.814で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例48の非水電解質電池を作製した。
(Example 48)
Example 48 was the same as Example 1 except that an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 0.2 Ti 4.2 Nb 1.8 O 14 was used as the negative electrode active material. By the procedure, the nonaqueous electrolyte battery of Example 48 was produced.

式Li2Na0.2Ti4.2Nb1.814で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。 An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 0.2 Ti 4.2 Nb 1.8 O 14 was synthesized by the following procedure.

まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nbのモル比が2.0:0.2:4.2:1.8となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。 First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3, and niobium (V) Nb (OH) 5 were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb in the mixture was 2.0: 0.2: 4.2: 1.8. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2Na0.2Ti4.2Nb1.814で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was a powder of an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula: Li 2 Na 0.2 Ti 4.2 Nb 1.8 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. Was. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例49)
実施例49では、負極活物質として、式Li2Na1.3Mg0.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例49の非水電解質電池を作製した。
(Example 49)
Example 49 was the same as Example 1 except that an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.3 Mg 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 was used as the negative electrode active material. The nonaqueous electrolyte battery of Example 49 was manufactured in the same procedure.

式Li2Na1.3Mg0.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。 An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.3 Mg 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 was synthesized by the following procedure.

まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5と、酸化マグネシウムMgOとを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nb:Mgのモル比が2.0:1.3:5.5:0.5:0.1となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。 First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3 , niobium (V) Nb (OH) 5, and magnesium oxide MgO were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb: Mg in the mixture was 2.0: 1.3: 5.5: 0.5: 0.1. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2Na1.3Mg0.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide powder having a composition represented by the formula: Li 2 Na 1.3 Mg 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. Was. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例50)
実施例50では、負極活物質として、式Li2Na1.3Ca0.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例50の非水電解質電池を作製した。
(Example 50)
Example 50 was the same as Example 1 except that an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.3 Ca 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 was used as the negative electrode active material. The nonaqueous electrolyte battery of Example 50 was manufactured in the same procedure.

式Li2Na1.3Ca0.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。 An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.3 Ca 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 was synthesized by the following procedure.

まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5と、酸化カルシウムCaOとを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nb:Caのモル比が2.0:1.3:5.5:0.5:0.1となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。 First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3 , niobium (V) Nb (OH) 5, and calcium oxide CaO were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb: Ca of the mixture was 2.0: 1.3: 5.5: 0.5: 0.1. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2Na1.3Ca0.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide powder having a composition represented by the formula: Li 2 Na 1.3 Ca 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. Was. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例51)
実施例51では、負極活物質として、式Li2Na1.3Sr0.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例51の非水電解質電池を作製した。
(Example 51)
Example 51 was the same as Example 1 except that an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula: Li 2 Na 1.3 Sr 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 was used as the negative electrode active material. The nonaqueous electrolyte battery of Example 51 was manufactured in the same procedure.

式Li2Na1.3Sr0.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。 An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.3 Sr 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 was synthesized by the following procedure.

まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5と、酸化ストロンチウムSrOとを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nb:Srのモル比が2.0:1.3:5.5:0.5:0.1となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。 First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3 , niobium (V) Nb (OH) 5, and strontium oxide SrO were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb: Sr in the mixture was 2.0: 1.3: 5.5: 0.5: 0.1. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2Na1.3Sr0.1Ti5.5Nb0.514で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was a powder of orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula: Li 2 Na 1.3 Sr 0.1 Ti 5.5 Nb 0.5 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. Was. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例52)
実施例52では、負極活物質として、式Li2Na1.7Ti5.5Nb0.4Al0.114で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例52の非水電解質電池を作製した。
(Example 52)
Example 52 was the same as Example 1 except that an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.7 Ti 5.5 Nb 0.4 Al 0.1 O 14 was used as the negative electrode active material. The nonaqueous electrolyte battery of Example 52 was manufactured in the same procedure.

式Li2Na1.7Ti5.5Nb0.4Al0.114で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。 An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.7 Ti 5.5 Nb 0.4 Al 0.1 O 14 was synthesized by the following procedure.

まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5と、水酸化アルミニウムAl(OH)3とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nb:Alのモル比が2.0:1.7:5.5:0.4:0.1となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。 First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3 , niobium (V) Nb (OH) 5, and aluminum hydroxide Al (OH) 3 were used as raw materials. Got ready. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb: Al in the mixture was 2.0: 1.7: 5.5: 0.4: 0.1. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2Na1.7Ti5.5Nb0.4Al0.114で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was a powder of an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula: Li 2 Na 1.7 Ti 5.5 Nb 0.4 Al 0.1 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. Was. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例53)
実施例53では、負極活物質として、式Li2Na1.4Ti5.5Nb0.4Mo0.114で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物を用いたこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例53の非水電解質電池を作製した。
(Example 53)
Example 53 was the same as Example 1 except that as the negative electrode active material, an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.4 Ti 5.5 Nb 0.4 Mo 0.1 O 14 was used. The nonaqueous electrolyte battery of Example 53 was manufactured in the same procedure.

式Li2Na1.4Ti5.5Nb0.4Mo0.114で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。 An orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Li 2 Na 1.4 Ti 5.5 Nb 0.4 Mo 0.1 O 14 was synthesized by the following procedure.

まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3と、炭酸ナトリウムNa2CO3と、水酸化ニオブ(V)Nb(OH)5と、酸化モリブデンMoO2とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Na:Ti:Nb:Moのモル比が2.0:1.4:5.5:0.4:0.1となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。 First, titanium oxide TiO 2 , lithium carbonate Li 2 CO 3 , sodium carbonate Na 2 CO 3 , niobium (V) Nb (OH) 5, and molybdenum oxide MoO 2 were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Na: Ti: Nb: Mo in the mixture was 2.0: 1.4: 5.5: 0.4: 0.1. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.

混合した原料を、大気雰囲気中において、1000℃で10時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。得られた生成物の粉末を、純水中で5時間に亘って湿式ボールミル処理に供して、ろ過後、再度熱処理を行った。再熱処理の条件は600℃、3時間とした。かくして、負極活物質の粉末を得た。   The mixed raw material was subjected to a heat treatment in an air atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours. Thus, a product powder was obtained. The obtained product powder was subjected to a wet ball mill treatment in pure water for 5 hours, filtered, and then heat-treated again. The condition of the reheat treatment was 600 ° C. for 3 hours. Thus, a powder of the negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた負極活物質は、式Li2Na1.4Ti5.5Nb0.4Mo0.114で表される組成を有する斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The obtained negative electrode active material was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD described above. As a result, it was found that the obtained negative electrode active material was a powder of an orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula: Li 2 Na 1.4 Ti 5.5 Nb 0.4 Mo 0.1 O 14 .

以上のようにして得られた活物質を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
上で作製した活物質、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the active material obtained as described above, a negative electrode intermediate member was produced in the following procedure.
The active material, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) prepared above were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a blending ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. Was. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例54)
実施例54では、用いた負極活物質を変更したこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例54の非水電解質電池を作製した。
(Example 54)
In Example 54, a nonaqueous electrolyte battery of Example 54 was produced in the same procedure as in Example 1 except that the used negative electrode active material was changed.

実施例54では、負極活物質として、実施例1で用いたのと同様の斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末と、式Nb2TiO7で表される組成を有するニオブチタン複合酸化物の粉末との混合粉末を用いた。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末とニオブチタン複合酸化物の粉末との重量比は、70:30とした。 In Example 54, the same orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide powder as used in Example 1 and a niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Nb 2 TiO 7 were used as the negative electrode active material. Powder mixed with the above powder was used. The weight ratio of the powder of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide to the powder of the niobium titanium composite oxide was 70:30.

式Nb2TiO7で表される組成を有するニオブチタン複合酸化物は、以下の手順で合成した。
まず、原料として、酸化チタンTiO2と、酸化ニオブNb25とを準備した。これらの原料を、混合物のNb:Tiのモル比が2.0:1.0となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。
混合した原料を、大気雰囲気中において、1350℃で30時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。
A niobium titanium composite oxide having a composition represented by the formula Nb 2 TiO 7 was synthesized by the following procedure.
First, titanium oxide TiO 2 and niobium oxide Nb 2 O 5 were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Nb: Ti in the mixture was 2.0: 1.0. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.
The mixed raw material was subjected to a heat treatment at 1350 ° C. for 30 hours in an air atmosphere. Thus, a powder of the product was obtained.

得られた生成物の粉末を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた生成物の粉末は、式Nb2TiO7で表される組成を有するニオブチタン複合酸化物の粉末であることが分かった。 The resulting product powder was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD as described above. As a result, it was found that the obtained product powder was a niobium titanium composite oxide powder having a composition represented by the formula Nb 2 TiO 7 .

以上のようにして準備した混合粉末を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
混合粉末、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the mixed powder prepared as described above, a negative electrode intermediate member was manufactured in the following procedure.
The mixed powder, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a mixing ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

(実施例55)
実施例55では、用いた負極活物質を変更したこと以外は実施例1と同様の手順で、実施例55の非水電解質電池を作製した。
(Example 55)
In Example 55, a nonaqueous electrolyte battery of Example 55 was produced in the same procedure as in Example 1 except that the used negative electrode active material was changed.

実施例55では、負極活物質として、実施例1で用いたのと同様の斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末と、式Li4Ti512で表される組成を有するチタン酸リチウムの粉末との混合物を用いた。斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物の粉末とチタン酸リチウムの粉末との重量比は、70:30とした。 In Example 55, the same orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide powder as used in Example 1 was used as a negative electrode active material, and titanic acid having a composition represented by the formula Li 4 Ti 5 O 12 was used. A mixture with lithium powder was used. The weight ratio between the powder of the orthorhombic Na-containing niobium titanium composite oxide and the powder of lithium titanate was 70:30.

式Li4Ti512で表される組成を有するチタン酸リチウムは、以下の手順で合成した。
まず、原料として、酸化チタンTiO2と、炭酸リチウムLi2CO3とを準備した。これらの原料を、混合物のLi:Tiのモル比が4.0:5.0となるように混合した。混合に先立ち、原料を十分に粉砕した。
混合した原料を、大気雰囲気中において、800℃で12時間に亘って熱処理に供した。かくして、生成物の粉末を得た。
Lithium titanate having a composition represented by the formula Li 4 Ti 5 O 12 was synthesized by the following procedure.
First, titanium oxide TiO 2 and lithium carbonate Li 2 CO 3 were prepared as raw materials. These raw materials were mixed such that the molar ratio of Li: Ti in the mixture was 4.0: 5.0. Prior to mixing, the raw materials were thoroughly ground.
The mixed raw material was subjected to a heat treatment at 800 ° C. for 12 hours in an air atmosphere. Thus, a powder of the product was obtained.

得られた生成物の粉末を、先に説明したICP、SEM−EDX及びXRDで分析した。その結果、得られた生成物の粉末は、式Li4Ti512で表される組成を有するチタン酸リチウムの粉末であることが分かった。 The resulting product powder was analyzed by ICP, SEM-EDX and XRD as described above. As a result, it was found that the obtained product powder was a lithium titanate powder having a composition represented by the formula Li 4 Ti 5 O 12 .

以上のようにして準備した混合粉末を用いて、以下の手順で負極中間部材を作製した。
混合粉末、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)を90質量%:5質量%:5質量%の配合比でN−メチルピロリドン(NMP)に分散させて混合して、混合物を得た。この混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に攪拌し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さが15μmであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。次いで、乾燥させた塗膜をプレスして、集電体と、集電体上に形成され且つ電極密度(集電体含まず)が2.3g/cm3である負極活物質含有層とを含んだ負極中間部材を作製した。
Using the mixed powder prepared as described above, a negative electrode intermediate member was manufactured in the following procedure.
The mixed powder, acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVdF) were dispersed and mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) at a mixing ratio of 90% by mass: 5% by mass: 5% by mass to obtain a mixture. This mixture was further stirred using a rotation and revolution mixer to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, and the coating film was dried. Next, the dried coating film is pressed to form a current collector and a negative electrode active material-containing layer formed on the current collector and having an electrode density (not including the current collector) of 2.3 g / cm 3. A negative electrode intermediate member containing the same was produced.

なお、スラリーの塗布の際、集電体の一部にスラリー未塗布部を残した。この部分を、負極タブとした。この負極タブに、負極端子を超音波接合した。   When the slurry was applied, an uncoated portion of the slurry was left on a part of the current collector. This portion was used as a negative electrode tab. The negative electrode terminal was ultrasonically bonded to the negative electrode tab.

以下の表5に、実施例48〜55の各非水電解質電池の、負極活物質の組成及びエージング条件を示す。なお、実施例48〜55の各々のエージング条件は、実施例1のそれと同様とした。また、実施例48〜55の各非水電解質電池を、実施例1の非水電解質電池と同様に試験に供した。それらの結果を以下の表6に示す。   Table 5 below shows the composition of the negative electrode active material and the aging conditions of each of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 48 to 55. The aging conditions of Examples 48 to 55 were the same as those of Example 1. Further, each of the non-aqueous electrolyte batteries of Examples 48 to 55 was subjected to a test similarly to the non-aqueous electrolyte battery of Example 1. The results are shown in Table 6 below.

表3〜5に示した結果から、強度比I2/I1が1以上である実施例48〜55の各非水電解質電池は、実施例1〜47の電池と同様に、強度比I’2/I’1が1未満である比較例1〜8の各非水電解質電池よりも高いサイクル容量維持率を示したことが分かる。つまり、強度比I2/I1が1以上である実施例48〜55の各非水電解質電池は、比較例1〜8の各非水電解質電池よりも優れた寿命特性を示すことができた。 From the results shown in Tables 3-5, each of the non-aqueous electrolyte batteries of Examples 48 to 55 the intensity ratio I 2 / I 1 is 1 or more, like the battery of Example 1-47, the intensity ratio I ' It can be seen that the non-aqueous electrolyte batteries of Comparative Examples 1 to 8 in which 2 / I ′ 1 was less than 1 exhibited higher cycle capacity retention rates. That is, each of the non-aqueous electrolyte batteries of Examples 48 to 55 the intensity ratio I 2 / I 1 is 1 or more, were able to exhibit excellent life characteristics than each of the non-aqueous electrolyte batteries of Comparative Examples 1 to 8 .

また、表1〜3、5及び6から、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物の組成が変わっても、実施例1〜53の各非水電解質電池は、優れた寿命特性を示すことができたことが分かる。そして、表1、3、5及び6から、負極活物質含有層が斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物以外の負極活物質を含んだ実施例54及び55の各非水電解質電池は、実施例1〜53の非水電解質電池と同様に優れた寿命特性を示すことができたことが分かる。   Also, from Tables 1 to 3, 5 and 6, even if the composition of the Na-containing niobium titanium composite oxide having the orthorhombic crystal structure is changed, each of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1 to 53 has excellent life. It can be seen that the characteristics could be shown. From Tables 1, 3, 5 and 6, it can be seen from Examples 54 and 55 that the negative electrode active material-containing layer contained a negative electrode active material other than the Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure. It can be seen that the electrolyte battery was able to exhibit excellent life characteristics similarly to the non-aqueous electrolyte batteries of Examples 1 to 53.

以上に説明した少なくとも1つの実施形態及び実施例によると、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、負極と、正極と、非水電解質とを具備する。負極は、負極活物質含有層を具備する。負極活物質含有層は、斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含む。負極活物質含有層は、X線光電子分光法による比I2/I1がI2/I1≧1を満たす。この非水電解質電池は、負極活物質含有層が含むNa含有ニオブチタン複合酸化物と非水電解質との副反応を抑制することができる。その結果、この非水電解質電池は、優れた寿命特性を示すことができる。 According to at least one embodiment and example described above, a non-aqueous electrolyte battery is provided. This non-aqueous electrolyte battery includes a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte. The negative electrode includes a negative electrode active material containing layer. The negative electrode active material-containing layer contains a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure. In the negative electrode active material-containing layer, the ratio I 2 / I 1 determined by X-ray photoelectron spectroscopy satisfies I 2 / I 1 ≧ 1. This nonaqueous electrolyte battery can suppress a side reaction between the Na-containing niobium titanium composite oxide contained in the negative electrode active material containing layer and the nonaqueous electrolyte. As a result, this non-aqueous electrolyte battery can exhibit excellent life characteristics.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.

1及び11…電極群、2及び12…外装部材、2a、2b及び2c…ヒートシール部、2A及び2B…切り取り線、3及び14…負極、3a及び14a…負極集電体、3b及び14b…負極活物質含有層、4及び15…セパレータ、5及び13…正極、5a及び13a…正極集電体、5b及び13b…正極活物質含有層、6及び16…負極端子、7及び17…正極端子、8…液状非水電解質、10…非水電解質電池、20及び42…電池パック、22…粘着テープ、23…組電池、24…プリント配線基板、25…サーミスタ、26…保護回路、27…通電用端子、28…正極側リード、29…正極側コネクタ、30…負極側リード、31…負極側コネクタ、32及び33…配線、34a…プラス側配線、34b…マイナス側配線、35…電圧検出のための配線、36…保護シート、37…収納容器、38…蓋、41及び300…車両、301…車両用電源、310…通信バス、311…電池管理装置、312a、312b及び312c…電池パック、314a、314b及び314c…組電池、313a、313b及び313c…組電池監視装置、316…正極端子、317…負極端子、331…配線、333…スイッチ装置、340…インバータ、345…駆動モータ、370…外部端子、380…車両ECU。   1 and 11: electrode group, 2 and 12: exterior member, 2a, 2b and 2c: heat seal portion, 2A and 2B: cut line, 3 and 14: negative electrode, 3a and 14a: negative electrode current collector, 3b and 14b ... Negative electrode active material-containing layers, 4 and 15 separators, 5 and 13 positive electrodes, 5a and 13a positive electrode current collectors, 5b and 13b positive electrode active material-containing layers, 6 and 16 negative electrode terminals, 7 and 17 positive electrode terminals , 8: liquid non-aqueous electrolyte, 10: non-aqueous electrolyte battery, 20 and 42: battery pack, 22: adhesive tape, 23: assembled battery, 24: printed wiring board, 25: thermistor, 26: protection circuit, 27: energization Terminals, 28: Positive lead, 29: Positive connector, 30: Negative lead, 31: Negative connector, 32 and 33: Wiring, 34a: Positive wiring, 34b: Negative wiring, 35: Electric Wiring for detection, 36 ... Protective sheet, 37 ... Storage container, 38 ... Lid, 41 and 300 ... Vehicle, 301 ... Vehicle power supply, 310 ... Communication bus, 311 ... Battery management device, 312a, 312b and 312c ... Battery Packs, 314a, 314b, and 314c: assembled batteries, 313a, 313b, and 313c: assembled battery monitoring devices, 316, positive terminals, 317, negative terminals, 331, wiring, 333, switching devices, 340, inverters, 345, driving motors, 370: external terminal; 380: vehicle ECU.

Claims (14)

斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含む活物質含有層を具備し、
前記活物質含有層はI2/I1≧1を満たし、I1は、前記活物質含有層についてのX線光電子分光法により得られるX線光電子分光スペクトルにおいて、289〜292eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP1の強度であり、I2は、前記X線光電子分光スペクトルにおいて283〜285eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP2の強度である電極。
An active material-containing layer containing a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure,
The active material-containing layer satisfies I 2 / I 1 ≧ 1, and I 1 falls within a binding energy range of 289 to 292 eV in an X-ray photoelectron spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy on the active material-containing layer. is the intensity of peak P 1 appearing, I 2, the electrode is the intensity of peak P 2 appearing in the binding energy range of 283~285eV in the X-ray photoelectron spectroscopy.
前記Na含有ニオブチタン複合酸化物は、一般式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2z14+δで表され、
前記一般式において、v、w、x、y、z及びδは、それぞれ、0≦v≦4、0<w<2、0≦x<2、0<y<2、0≦z<3、−0.5≦δ≦0.5の範囲内にあり、
前記M1は、Cs、K、Mg、Sr、Ba及びCaからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素であり、
前記M2は、Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn及びAlからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素である請求項1に記載の電極。
The Na-containing niobium titanium composite oxide is represented by the general formula Li 2 + v Na 2-w M1 x Ti 6-yz Nb y M2 z O 14 + δ,
In the general formula, v, w, x, y, z and δ are respectively 0 ≦ v ≦ 4, 0 <w <2, 0 ≦ x <2, 0 <y <2, 0 ≦ z <3, -0.5 ≦ δ ≦ 0.5,
M1 is at least one metal element selected from the group consisting of Cs, K, Mg, Sr, Ba and Ca;
The electrode according to claim 1, wherein the M2 is at least one metal element selected from the group consisting of Zr, Sn, V, Ta, Mo, W, Fe, Co, Mn, and Al.
前記活物質含有層が、1≦I2/I1≦5を満たす請求項1又は2に記載の電極。 The electrode according to claim 1 , wherein the active material-containing layer satisfies 1 ≦ I 2 / I 1 ≦ 5. 前記活物質含有層が、1≦I2/I1≦3を満たす請求項1又は2に記載の電極。 The electrode according to claim 1 , wherein the active material-containing layer satisfies 1 ≦ I 2 / I 1 ≦ 3. 斜方晶型の結晶構造を有するNa含有ニオブチタン複合酸化物を含む負極活物質含有層を具備した負極と、
正極と、
非水電解質と
を具備し、
前記負極活物質含有層はI2/I1≧1を満たし、I1は、前記負極活物質含有層についてのX線光電子分光法により得られるX線光電子分光スペクトルにおいて、289〜292eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP1の強度であり、I2は、前記X線光電子分光スペクトルにおいて283〜285eVの結合エネルギー範囲に現れるピークP2の強度である非水電解質電池。
A negative electrode including a negative electrode active material-containing layer containing a Na-containing niobium titanium composite oxide having an orthorhombic crystal structure;
A positive electrode,
And a non-aqueous electrolyte,
The negative electrode active material-containing layer satisfies I 2 / I 1 ≧ 1, and I 1 is a binding energy of 289 to 292 eV in an X-ray photoelectron spectroscopy spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy on the negative electrode active material-containing layer. is the intensity of peak P 1 appearing in the range, I 2 is a non-aqueous electrolyte battery is the intensity of peak P 2 appearing in the binding energy range of 283~285eV in the X-ray photoelectron spectroscopy.
前記Na含有ニオブチタン複合酸化物は、一般式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2z14+δで表され、
前記一般式において、v、w、x、y、z及びδは、それぞれ、0≦v≦4、0<w<2、0≦x<2、0<y<2、0≦z<3、−0.5≦δ≦0.5の範囲内にあり、
前記M1は、Cs、K、Mg、Sr、Ba及びCaからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素であり、
前記M2は、Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn及びAlからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素である請求項5に記載の非水電解質電池。
The Na-containing niobium titanium composite oxide is represented by the general formula Li 2 + v Na 2-w M1 x Ti 6-yz Nb y M2 z O 14 + δ,
In the general formula, v, w, x, y, z and δ are respectively 0 ≦ v ≦ 4, 0 <w <2, 0 ≦ x <2, 0 <y <2, 0 ≦ z <3, -0.5 ≦ δ ≦ 0.5,
M1 is at least one metal element selected from the group consisting of Cs, K, Mg, Sr, Ba and Ca;
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein M2 is at least one metal element selected from the group consisting of Zr, Sn, V, Ta, Mo, W, Fe, Co, Mn, and Al.
前記負極活物質含有層が、1≦I2/I1≦5を満たす請求項5又は6に記載の非水電解質電池。 The nonaqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein the negative electrode active material-containing layer satisfies 1 ≦ I 2 / I 1 ≦ 5. 前記負極活物質含有層が、1≦I2/I1≦3を満たす請求項5又は6に記載の非水電解質電池。 The nonaqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein the negative electrode active material-containing layer satisfies 1 ≦ I 2 / I 1 ≦ 3. 前記非水電解質は、エチレンカーボネートを含んでいる請求項5〜8の何れか1項に記載の非水電解質電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to any one of claims 5 to 8, wherein the nonaqueous electrolyte contains ethylene carbonate. 請求項5〜9の何れか1項に記載の非水電解質電池を具備した電池パック。   A battery pack comprising the nonaqueous electrolyte battery according to claim 5. 通電用の外部端子と、
保護回路と
を更に具備する請求項10に記載の電池パック。
An external terminal for conducting electricity,
The battery pack according to claim 10, further comprising a protection circuit.
複数の前記非水電解質電池を具備し、
前記非水電解質電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている請求項10又は11に記載の電池パック。
Comprising a plurality of said non-aqueous electrolyte batteries,
The battery pack according to claim 10, wherein the nonaqueous electrolyte batteries are electrically connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel.
請求項10〜12の何れか1項に記載の電池パックを搭載した車両。   A vehicle equipped with the battery pack according to claim 10. 前記車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含む、請求項13に記載の車両。   The vehicle according to claim 13, further comprising a mechanism for converting kinetic energy of the vehicle into regenerative energy.
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