[发明专利]电池用活性材料、电池及制造电池用活性材料的方法

说明书

背景技术

1.技术领域

本发明涉及用于电池的活性材料、包含用于电池的活性材料的电池以及用于制造用于电池的活性材料的方法，所述用于电池的活性材料可用作例如锂电池的负电极活性材料。

2.相关技术描述

锂电池由于其高的电动势和高能量密度而已经在多个领域中被投入实际使用，例如与信息相关的设备和通信设备。此外，从环境保护和资源消耗的角度，在汽车领域中也期望电动车辆和混合动力车辆的快速发展，并且考虑将锂电池作为用于这样的车辆的电源。锂电池通常具有包含正电极活性材料的正电极活性材料层、包含负电极活性材料的负电极活性材料层、和形成在正电极活性材料层和负电极活性材料层之间的电解质层。

碳材料(例如石墨)用作锂电池的负电极活性材料。另一方面，期望具有较高热稳定性的活性材料以改善安全性。日本专利申请公开2008-123787(JP-A-2008-123787)公开了一种非水电解质电池，其中钛酸锂(LTO)用作负电极活性材料。因为LTO是氧化物，所以其具有高的热稳定性并且在安全性方面有利。

然而，因为LTO具有约1.5V的Li嵌入-脱嵌电势(氧化-还原电势)(其高于碳材料的Li嵌入-脱嵌电势(约0.3V))，如相对于金属Li测量的(如针对金属Li测量的)，所以所得电池具有较低的电池电压。例如，电池电压可以定义为正电极活性材料的Li嵌入-脱嵌电势和负电极活性材料的Li嵌入-脱嵌电势之间的差。因此，由于负电极活性材料的Li嵌入-脱嵌电势较高，所以在使用相同的正电极活性材料的情况下所得电池具有较低的电池电压。

在“Electronically Driven Structural Distortions in Lithium Intercalates of the n＝2Ruddlesden-Popper-Type Host Y₂Ti₂O₅S₂：Synthesis，Structure，and Properties of Li_xY₂Ti₂O₅S₂(0＜x＜2)，”Geoffrey Hyett等人，Journal of the American Society，126，1980-1991(2004)中公开了Li_xY₂Ti₂O₅S₂的物理性质评价。然而，在该文献中，只简单评价了Li_xY₂Ti₂O₅S₂的物理性质，而没有进行电池性质的评价。另外，在“Electronically Driven Structural Distortions in Lithium Intercalates of the n＝2Ruddlesden-Popper-Type Host Y₂Ti₂O₅S₂：Synthesis，Structure，and Properties of Li_xY₂Ti₂O₅S₂(0＜x＜2)，”Geoffrey Hyett等人，Journal of the American Society，126，1980-1991(2004)中，Li被强制引入Y₂Ti₂O₅S₂中以合成Li_xY₂Ti₂O₅S₂。然而，没有Li可以被脱嵌的说明，并且没有建议Li_xY₂Ti₂O₅S₂相应地可以用作活性材料的说明。

为了获得高性能电池，具有高的热稳定性和低的电势的用于电池的活性材料是必要的。基于前述研究，本发明人已经发现，包含Y₂Ti₂O₅S₂结晶相的用于电池的活性材料可以是满足上述要求的活性材料之一(PCT/JP2011/053502)。