[发明专利]电极、二次电池、电池组及车辆

说明书

本发明涉及电极、二次电池、电池组及车辆。本发明提供能实现可显示重复快速充放电中的长寿命特性的二次电池的电极、具备该电极的二次电池、具备该二次电池的电池组及搭载该电池组的车辆。根据1个实施方案，提供电极。该电极具备含有活性物质的活性物质含有层。活性物质包含含有铌钛复合氧化物的多个一次粒子。多个一次粒子的平均微晶粒径为90nm以上，平均粒径(D50)在0.1μm～5μm的范围内。对多个一次粒子中的100个一次粒子的每个，按照下述式(1)算出凹凸形状系数FU的平均值(FU_ave)低于0.70。式(1)中，l为各一次粒子在投影截面上的外周长，a为各一次粒子在投影截面上的截面积。100个一次粒子具有平均粒径(D50)的值的0.2倍～4倍的粒径。

技术领域

本发明的实施方案涉及电极、二次电池、电池组及车辆。

背景技术

近年来，作为高能量密度电池，正在积极地推进锂离子二次电池这样的非水电解质二次电池等二次电池的研究开发。非水电解质二次电池等二次电池作为混合电动车、电动车等车辆用、手机基站的应急电源用等的电源受到期待。因此，二次电池除高能量密度之外，也要求快速充放电性能、长期可靠性那样的其它性能也优异。例如，能快速充放电的二次电池不仅充电时间大幅度缩短，而且也能提高混合电动车等车辆的动力性能、有效回收动力的再生能量。

为了能快速充放电，需要电子及锂离子可以在正极和负极之间迅速地移动。但是，使用了碳系负极的电池在重复快速充放电时，存在在电极上发生金属锂的枝晶析出、内部短路引起的放热、着火的可能性。

因此，开发了取代含碳物质而将金属复合氧化物用于负极的电池。其中，将钛氧化物用于负极的电池具有可以进行稳定的快速充放电、与使用了碳系负极的情况相比寿命也长这样的特性。

但是，钛氧化物与含碳物质相比相对于金属锂的电位高、即贵。而且，钛氧化物的每重量的容量低。因此，将钛氧化物用于负极的电池存在能量密度低这样的问题。

例如，钛氧化物的电极电位以金属锂基准计为约1.5V(vs.Li/Li⁺)，高(贵)于碳系负极的电位。钛氧化物的电位是电化学地嵌入脱嵌锂时的Ti³⁺和Ti⁴⁺之间的氧化还原反应引起的，因此，在电化学方面受到限制。另外，也存在在1.5V(vs.Li/Li⁺)左右的高电极电位下可稳定地进行锂离子的快速充放电这样的事实。因此，为了使能量密度提高而使电极电位下降在以往是困难的。

另一方面，关于每单位重量的容量，二氧化钛(锐钛矿结构)的理论容量为165mAh/g左右，Li₄Ti₅O₁₂那样的尖晶石型锂钛复合氧化物的理论容量也为180mAh/g左右。另一方面，一般的石墨系电极材料的理论容量为385mAh/g以上。这样，钛氧化物的容量密度与碳系负极的容量密度相比显著地低。这是因为，在钛氧化物的晶体结构中，吸留锂的位点少、在结构中锂容易稳定化，因此，实质容量下降。

鉴于以上情况，研究了含有Ti及Nb的新型电极材料。期待这样的铌钛复合氧化物材料具有高的充放电容量。特别地，由TiNb₂O₇表示的复合氧化物具有超过380mAh/g的高理论容量，但存在TiNb₂O₇的电极中的实用容量低至260mAh/g左右、充放电的寿命短这样的问题。

发明内容

本发明要解决的课题在于，提供一种能够实现可显示重复快速充放电中的长寿命特性的二次电池的电极、具备该电极的二次电池、具备该二次电池的电池组以及搭载有该电池组的车辆。