活性物质、电极、二次电池、电池组和电动车辆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及活性物质、电极、二次电池、电池组和电动车辆。该二次电池包括：正极；负极；和电解液。所述负极包括由下式（1）表示的锂复合氧化物，LiwZnxSnyMzO4(1)，其中M是Co、Mg、Ni、Ca、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu和Ag中的一种或多种；且w至z满足0.3≤w≤1，0.3≤x≤1，0.8≤y≤1.2和(w+x+y+z)=3。
【专利说明】活性物质、电极、二次电池、电池组和电动车辆
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年11月8日提交的日本在先专利申请JP2012-245995的权益，其全部内容在此通过引用的方式并入本文。
【技术领域】
[0003]本技术涉及包括锂复合氧化物的活性物质、使用活性物质的电极和二次电池、以及使用二次电池的电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具和电子设备。
【背景技术】
[0004]近年来，各种电子设备，诸如移动电话和个人数字助理(PDA)已经被广泛地使用，且已要求进一步减小电子设备的尺寸和重量，并实现它们的长寿命。因此，作为电子设备的电源，电池，特别是，能够提供高能量密度的小的轻重量的二次电池已被开发。
[0005]近来，已经考虑将这样的二次电池应用于前述电子设备以外的其它各种应用中。这样的其它应用的实例可包括可安装和可拆卸地安装在电子设备等上的电池组、电动车辆(诸如电动汽车)、蓄电系统(诸如家用电力服务器)、和电动工具(诸如电钻)。
[0006]已经提出了利用不同充电-放电原理以获得电池容量的二次电池。特别而言，通过使用电极反应物的嵌入和脱嵌获得电池容量的二次电池已引起人们的重视，因为这样的二次电池提供比铅电池、镍镉电池等更高的能量密度。
[0007]二次电池包括电极(正极和负极)和电解液。正极包括嵌入和脱嵌电极反应物的活性物质(正极活性物质)。负极包含嵌入和脱嵌电极反应物的活性物质(负极活性物质)。作为负极活性物质，碳材料(诸如石墨)已被广泛使用。
[0008]为了将二次电池应用到大尺寸应用，诸如前述电动车辆，有必要增加作为电源的二次电池的尺寸，即，有必要使用能够产生高能量的二次电池。因此，作为二次电池所需的性能，除了能够获得高电池容量的容量特性之外，能够抑制发生缺陷(诸如起火)的安全性也很重要的。
[0009]因此，为了提高安全性等，迄今已对二次电池的配置进行了各种研究。具体而言，已提出了使用包含钛(Ti)的锂复合氧化物作为主要组分，更具体而言，已提出了使用钛酸锂(Li4Ti5O12)作为负极活性物质(例如，参见“Newly developed SCiB high-safetyrechargeable battery，，，Shinichiro Kosugi 等人，Toshiba Review,第 63 卷，第 2 号，第 54-57 页，2008 年；和 “New SCiB high-safety rechargeable battery for HEVapplication”, Norio Takami 等人，Toshiba Review,第 63 卷，第 12 号，第 54-57 页，2008年)。
[0010]这种Li4Ti5O12的充放电电位，即，作为电极反应物的锂(Li)的嵌入和脱嵌的电位是约1.5V，其基于作为标准的锂的析出和溶解产生的电位。因此，Li4Ti5O12的充放电电位明显高于碳材料(诸如石墨)的一般充放电电位(从约0.1V至约0.2V)。在这种情况下，在Li4Ti5O12用作负极活性物质的情况下，锂金属不太可能在充电时的负极的表面上析出。由此，由锂金属的析出造成的内部短路不太可能产生，因此，不太可能发生缺陷(诸如起火)。结果，由此获得高安全性。
[0011]然而，Li4Ti5O12的充放电电位过高。因此，虽然提高了安全性，但是大幅度降低了作为确定电池容量的重要因素之一的能量密度。因此，为了在能够确保安全性的范围内降低Li4Ti5O12的充放电电位，已提出了铬(Cr)置换Li4Ti5O12的一部分(例如，参见“Electrochemistry and Structural Chemistry of Li[CrTi]O4(Fd3m)in NonaqueousLithium Cells，，，TsutomuOhzuku 等人，Journal of the Electrochemical Society,147(10)，第 3592-3597 页，2000 年；和 “Comparative study of Li [CrTi] O4, Li [Li1/3Ti5/3]O4,and Li1/2Fe1/2[Li1/2Fe1/2Ti]04in non-aqueous lithium cells”,Kazuhiko Mukaia等人，Journal of Power Sources, 146,第 213-216 页，2005 年)。由此,充放电电位下降约 0.05V。
[0012]作为锂复合氧化物，除了包含作为主要组分的Ti的化合物之外，已经提出了包含作为主要组分的其它过渡金属(诸如锰(Mn))的化合物(例如，参见日本未经审查的专利申请
【发明者】山本贤太, 伊藤隆行, 宫崎武志, 伊东秀俊 申请人:索尼公司