本發(fā)明的實施方式涉及電極、非水電解質(zhì)電池、電池包及車輛。

本申請以2016年3月17日提出的日本專利申請第2016-053598號為基礎(chǔ)，由該申請主張優(yōu)先權(quán)。本申請通過參照該申請而包含該申請的全部內(nèi)容。

背景技術(shù)：

鋰離子非水電解質(zhì)電池作為高能量密度電池，已在電動汽車、電力蓄電、信息設(shè)備等各個領(lǐng)域中廣泛普及。隨之，非水電解質(zhì)電池來自市場的要求也進一步增加，一直在積極地開展研究。

其中，用于電動汽車用電源的鋰離子非水電解質(zhì)電池基于其用途，要求能量密度高，即要求單位質(zhì)量或單位體積的放電容量大。而且，為了使減速時的運動能量再生，要求即使在瞬間向電池輸入大的電流時，也能高效率地進行充電。另外，要求在啟動時、急起步時、急加速時等，相反地可進行大的輸出，即可瞬間放電大電流。也就是說，作為電動汽車用電源的二次電池，除了大容量以外，還期待著短時間的輸入輸出特性良好。

作為該鋰離子非水電解質(zhì)電池的負極活性物質(zhì)，一直多使用碳系材料?？墒牵陙?，與碳系材料相比，li嵌入脫嵌電位更高的尖晶石型鈦酸鋰受到注目。該尖晶石型鈦酸鋰因沒有伴隨充放電反應(yīng)的體積變化而使循環(huán)特性優(yōu)異。此外，該尖晶石型鈦酸鋰，與使用碳系材料時相比，因發(fā)生鋰枝晶的可能性低等而具有高的安全性，此外，還具有因是陶瓷而不易發(fā)生熱失控的大優(yōu)點。

另一方面，在作為負極活性物質(zhì)使用尖晶石型鈦酸鋰的非水電解質(zhì)電池中，存在能量密度低的問題，需要可得到高容量的負極材料。因而，一直在對單位質(zhì)量的理論容量比尖晶石型鈦酸鋰li4ti5o12大的nb2tio7等鈮鈦復(fù)合氧化物進行研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的課題是，提供容量及速率特性優(yōu)異的電極、具備該電極的非水電解質(zhì)電池、具備該非水電解質(zhì)電池的電池包及具備該電池包的車輛。

根據(jù)第1實施方式，提供一種電極。該電極含有含鈮鈦復(fù)合氧化物的多個活性物質(zhì)粒子。多個活性物質(zhì)粒子含有第1活性物質(zhì)粒子、和與第1活性物質(zhì)粒子隔著間隙地存在的第2活性物質(zhì)粒子。當(dāng)將連接與第1活性物質(zhì)粒子及第2活性物質(zhì)粒子相連且不橫穿間隙的第1線段的中點、和與第1活性物質(zhì)粒子及第2活性物質(zhì)粒子相連且不橫穿間隙的第2線段的中點的線段作為第3線段時，間隙滿足以下的式(1)～(3)。

0.8≤a/b≤1.2(1)

0.8≤a/c≤1.2(2)

0.8≤b/c≤1.2(3)

這里，a為在第3線段的長度的50％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段a的長度，b為在第3線段的長度的10％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段b的長度，c為在第3線段的長度的90％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段c的長度。

根據(jù)第2實施方式，提供一種非水電解質(zhì)電池。該非水電解質(zhì)電池具備使用了第1實施方式的電極的負極、正極和非水電解質(zhì)。

根據(jù)第3實施方式，提供一種電池包。該電池包具備第2實施方式的非水電解質(zhì)電池。

根據(jù)第4實施方式，提供一種車輛。該車輛具備第3實施方式的電池包。

根據(jù)上述構(gòu)成，可提供容量及速率特性優(yōu)異的電極、具備該電極的非水電解質(zhì)電池、具備該非水電解質(zhì)電池的電池包及具備該電池包的車輛。

附圖說明

圖1是表示鈮鈦復(fù)合氧化物nb2tio7的晶體結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是從另一方向表示圖1的晶體結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖3是表示第1實施方式的電極含有的粒子間的間隙的一個例子的俯視圖。

圖4是簡略地表示圖3所示的間隙中的離子傳導(dǎo)的俯視圖。

圖5是簡略地表示參考例的間隙中的離子傳導(dǎo)的俯視圖。

圖6是表示第2實施方式的非水電解質(zhì)電池的一個例子的剖視圖。

圖7是圖6的a部的放大剖視圖。

圖8是示意性地表示第2實施方式的非水電解質(zhì)電池的另一例子的局部缺口立體圖。

圖9是圖8的b部的放大剖視圖。

圖10是表示第3實施方式的電池包的一個例子的分解立體圖。

圖11是表示圖10的電池包的電路的框圖。

圖12是表示具體例的二次電池的交流阻抗測定的結(jié)果的曲線圖。

圖13是表示具體例的二次電池的hppc(hybridpulsepowercharacterization，混合脈沖功率特性)試驗的結(jié)果的曲線圖。

圖14是放大地表示實施例的負極的活性物質(zhì)含有層的掃描型電子顯微鏡(sem：scanningelectronmicroscope)照片。

圖15是放大地表示比較例的負極的活性物質(zhì)含有層的sem照片。

圖16是放大地表示第1實施方式的電極的活性物質(zhì)含有層的sem照片。

圖17是簡略地表示第4實施方式的車輛的一個例子的剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對實施方式進行說明。需要說明的是，對實施方式中共同的構(gòu)成標(biāo)注相同的符號，并省略重復(fù)的說明。此外，各圖是為了幫助實施方式的說明及其理解的示意圖，其形狀或尺寸、比例等與實際的裝置有不同的地方，它們可以通過參考以下的說明和公知技術(shù)來適當(dāng)?shù)剡M行設(shè)計變更。

(第1實施方式)

根據(jù)第1實施方式，提供一種電極。該電極含有含鈮鈦復(fù)合氧化物的多個活性物質(zhì)粒子。多個活性物質(zhì)粒子含有第1活性物質(zhì)粒子、和與第1活性物質(zhì)粒子隔著間隙地存在的第2活性物質(zhì)粒子。當(dāng)將連接與第1活性物質(zhì)粒子及第2活性物質(zhì)粒子相連且不橫穿間隙的第1線段的中點、和與第1活性物質(zhì)粒子及第2活性物質(zhì)粒子相連且不橫穿間隙的第2線段的中點的線段作為第3線段時，間隙滿足以下的式(1)～(3)。

0.8≤a/b≤1.2(1)

0.8≤a/c≤1.2(2)

0.8≤b/c≤1.2(3)

這里，a為在第3線段的長度的50％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段a的長度，b為在第3線段的長度的10％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段b的長度，c為在第3線段的長度的90％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段c的長度。

本實施方式的電極含有含鈮鈦復(fù)合氧化物的多個活性物質(zhì)粒子，且由這些活性物質(zhì)粒子形成的間隙滿足上述式(1)～(3)。因此，可得到容量及速率特性優(yōu)異的電極。

鈮鈦復(fù)合氧化物的晶體結(jié)構(gòu)沒有特別的限定，這里作為一個例子，對單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物的晶體結(jié)構(gòu)的例子進行說明。

圖1是表示單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物的一個例子即鈮鈦復(fù)合氧化物nb2tio7的晶體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是表示從另一方向觀察圖1的晶體結(jié)構(gòu)時的示意圖。

如圖1所示的那樣，在單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物nb2tio7的晶體結(jié)構(gòu)中，金屬離子101和氧化物離子102構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)部分103。在金屬離子101的位置上，以nb∶ti＝2∶1的比例無規(guī)地配置有nb離子和ti離子。通過三維交替地配置該骨架結(jié)構(gòu)部分103，骨架結(jié)構(gòu)部分103彼此間存在空隙部分104。該空隙部分104成為鋰離子的嵌入點(host)。如圖1所示的那樣，該空隙部分104相對于晶體結(jié)構(gòu)整體可占據(jù)大的部分。而且，該空隙部分104即使嵌入鋰離子也能穩(wěn)定地保持結(jié)構(gòu)。

圖1中，區(qū)域105及區(qū)域106是在[100]方向和[010]方向具有二維的通道(channel)的部分。分別如圖2所示的那樣，在單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物的晶體結(jié)構(gòu)中，在[001]方向存在空隙部分107。該空隙部分107具有對鋰離子的導(dǎo)電有利的隧道(tunnel)結(jié)構(gòu)，成為連接區(qū)域105和區(qū)域106的[001]方向的導(dǎo)電路徑。通過存在該導(dǎo)電路徑，鋰離子可在區(qū)域105和區(qū)域106間往來。

這樣，在單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物nb2tio7的晶體結(jié)構(gòu)中，鋰離子的等價的嵌入空間大且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，另外，存在具有鋰離子擴散快的二維的通道的區(qū)域和連接它們的[001]方向的導(dǎo)電路徑。由此，在單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物nb2tio7的晶體結(jié)構(gòu)中，鋰離子向嵌入空間的嵌入脫嵌性提高，同時鋰離子的嵌入脫嵌空間有效地增加。由此，可提供高容量和高速率性能。

另外，對于上述晶體結(jié)構(gòu)，在將鋰離子嵌入空隙部分104中時，構(gòu)成骨架103的金屬離子101還原成3價，由此保持晶體的電中性。單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物中，不僅ti離子從4價向3價還原，而且nb離子從5價向3價還原。也就是說，單位活性物質(zhì)重量的還原價數(shù)大。因此，即使嵌入大量鋰離子也可保持晶體的電中性。因此，單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物與只含有4價陽離子的氧化鈦這樣的化合物相比，能量密度高。具體而言，單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物的理論容量為387mah/g左右，這是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦氧化物的2倍以上的值。

此外，鈮鈦復(fù)合氧化物具有1.5v(相對于li/li+)左右的鋰嵌入電位。因此，通過使用含有單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物的活性物質(zhì)，可提供能進行穩(wěn)定的重復(fù)急速充放電的電池。

如以上所述，如果本實施方式的電極含有的活性物質(zhì)粒子含有例如單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物，則可得到容量及速率特性優(yōu)異的電極。

接著，參照圖3～圖5對本實施方式的電極含有的活性物質(zhì)粒子間的間隙進行說明。圖3是表示本實施方式的電極含有的活性物質(zhì)粒子間的間隙的一個例子的俯視圖。圖4是簡略地表示圖3所示的間隙中的離子傳導(dǎo)的俯視圖。圖5是簡略地表示參考例的間隙中的離子傳導(dǎo)的俯視圖。

圖3中描繪了第1活性物質(zhì)粒子p1(粒子p1)和與其相鄰的第2活性物質(zhì)粒子p2(粒子p2)形成間隙g的情形。粒子p1及粒子p2存在于三維空間中，但圖3中為了方便說明而描繪了俯視圖。如圖3所示的那樣，粒子p1及粒子p2相隔一定程度的距離地鄰接。粒子p1的表面的一部分和粒子p2的表面的一部分相互對置，將由它們圍成的空間作為間隙g。

線段m是與粒子p1相連的線段且是與粒子p2相連的線段。如果將該線段m的長度記為m，則長度m可表示從線段m與粒子p1相連的點p1m到線段m與粒子p2相連的點p2m的長度。線段n為與粒子p1相連的線段且為與粒子p2相連的另一線段。如果將該線段n的長度記為n，則長度n可表示從線段n與粒子p1相連的點p1n到線段n與粒子p2相連的點p2n的長度。線段m及線段n都是不橫穿上述間隙g的線段。

這里，為了示出粒子p1及粒子p2相隔一定程度的距離地鄰接，進一步給出以下定義。首先，將連接線段m的中點mm和線段n的中點nm的線段記為線段h，將其長度記為h。接著，將在該線段h的長度的50％的位置處與線段h相交且以最短距離連接粒子p1和粒子p2的線段記為a，將該線段a的長度記為a。此外，將在線段h的長度的10％的位置處與線段h相交且以最短距離連接粒子p1和粒子p2的線段記為b，將該線段b的長度記為b。此外，將在線段h的長度的90％的位置處與線段h相交且以最短距離連接粒子p1和粒子p2的線段記為c，將該線段c的長度記為c。

假設(shè)如果線段h的起點(線段h的長度的0％的位置)為線段m的中點mm、線段h的終點(線段h的長度的100％的位置)為線段n的中點nm，則可確定線段h的長度的10％的位置。線段h的長度的50％的位置及線段h的長度的90％的位置都可與此同樣地確定。

關(guān)于線段h和線段a形成的角度，只要線段a從線段h的長度的50％的位置處通過，就沒有特別限制。線段h和線段a形成的角度可以為90°。關(guān)于線段h和線段b形成的角度，只要線段b從線段h的長度的10％的位置處通過，就沒有特別限制。線段h和線段b形成的角度可以為90°。關(guān)于線段h和線段c形成的角度，只要線段c從線段h的長度的90％的位置處通過，就沒有特別限制。線段h和線段c形成的角度可以為90°。

本實施方式中，由粒子p1和粒子p2形成的間隙為線段a的長度a、線段b的長度b和線段c的長度c滿足以下的式(1)～(3)這樣的空間。

0.8≤a/b≤1.2(1)

0.8≤a/c≤1.2(2)

0.8≤b/c≤1.2(3)

在a/b比滿足式(1)時，線段a的長度和線段b的長度不會過度地不同。此外，在a/c比滿足式(2)時，線段a的長度和線段c的長度不會過度地不同。此外，在b/c比滿足式(3)時，線段b的長度和線段c的長度不會過度地不同。

也就是說，如果a/b比、a/c比及b/c比滿足上述(1)～(3)，則粒子p1的表面中的從與粒子p2相對的某位置到粒子p2的距離、和粒子p1的表面中的從與粒子p2相對的另一位置到粒子p2的距離為同等程度的可能性高。在此種情況下，如圖4所示的那樣，從粒子p2向粒子p1的離子導(dǎo)電通路的方向y比較一致，所以離子的擴散距離z短。因而，本實施方式的電極的容量及速率特性優(yōu)異。

為了比較，圖5中示出了不滿足上述(1)～(3)的間隙中的離子傳導(dǎo)。在此種情況下，由于存在從粒子p2向粒子p1的離子導(dǎo)電通路的方向y在一個方向不一致的部分，所以離子的擴散距離z與圖4的情況相比存在長的部分。

粒子p1的粒徑例如在0.1μm～100μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.5μm～50μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1μm～5μm的范圍內(nèi)。粒子p2的粒徑例如在0.1μm～100μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.5μm～50μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1μm～5μm的范圍內(nèi)。如果活性物質(zhì)粒子的粒徑在0.1μm～100μm的范圍內(nèi)，則電阻減小，因此可得到速率特性優(yōu)異的電極。

接著，對本實施方式的電極更詳細地進行說明。

本實施方式的電極也可以具備集電體。集電體優(yōu)選由在比1.0v(vs.li/li⁺)高的電位范圍中電化學(xué)上穩(wěn)定的材料形成。這樣的材料的例子包括鋁及含有選自mg、ti、zn、mn、fe、cu及si中的至少1種元素的鋁合金。

集電體的厚度例如為20μm以下，優(yōu)選為15μm以下。鋁箔純度優(yōu)選為99質(zhì)量％以上。作為鋁合金，優(yōu)選含鎂、鋅、硅等元素的鋁合金。另一方面，鐵、銅、鎳、鉻等過渡金屬的含量優(yōu)選為1質(zhì)量％以下。

電極也可以具備形成于集電體上的活性物質(zhì)含有層。活性物質(zhì)含有層可擔(dān)載在集電體的一面上，也可以擔(dān)載在兩面上。此外，集電體也可以含有未擔(dān)載活性物質(zhì)含有層的部分。此部分例如可作為電極極耳起作用。

活性物質(zhì)含有層含有含鈮鈦復(fù)合氧化物的多個活性物質(zhì)粒子?；钚晕镔|(zhì)含有層也可以含有其它活性物質(zhì)，也可以含有除活性物質(zhì)以外的材料。作為除活性物質(zhì)以外的材料，例如可列舉出導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑。

作為鈮鈦復(fù)合氧化物，可列舉出nb2tio7、nb2ti2o19、nb10ti2o9、nb24tio62、nb14tio37及nb2ti2o9等。鈮鈦復(fù)合氧化物也可以是將nb和/或ti的至少一部分用異種元素置換的置換鈮鈦復(fù)合氧化物。置換元素的例子有v、cr、mo、ta、zr、mn、fe、mg、b、pb及al等。置換鈮鈦復(fù)合氧化物可含有1種置換元素，也可以含有2種以上的置換元素。活性物質(zhì)粒子可含有1種鈮鈦復(fù)合氧化物，也可以含有多種鈮鈦復(fù)合氧化物。鈮鈦復(fù)合氧化物優(yōu)選含有單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物nb2tio7。在此種情況下，如上所述，可得到容量及速率特性優(yōu)異的電極。

作為其它活性物質(zhì)，例如可使用鈦氧化物。作為鈦氧化物，只要是可嵌入脫嵌鋰的材料就沒有特別限定，例如可使用尖晶石型鈦酸鋰、斜方錳礦型鈦酸鋰、含鈦金屬復(fù)合氧化物、氧化鈮及其復(fù)合氧化物、具有單斜晶系的晶體結(jié)構(gòu)的二氧化鈦(tio2(b))以及銳鈦礦型二氧化鈦等。

作為尖晶石型鈦酸鋰，可列舉出li4+xti5o12(x由于充放電反應(yīng)在－1≤x≤3的范圍內(nèi)變化)等。作為斜方錳礦型鈦酸鋰，可列舉出li2+yti3o7(y根據(jù)充放電反應(yīng)在－1≤y≤3的范圍內(nèi)變化)等。作為tio2(b)及銳鈦礦型二氧化鈦，可列舉出li1+ztio2(z根據(jù)充放電反應(yīng)在－1≤z≤0的范圍內(nèi)變化)等。

作為含鈦金屬復(fù)合氧化物，可列舉出含有ti和選自p、v、sn、cu、ni及fe中的至少1種元素的金屬復(fù)合氧化物等。作為含有ti和選自p、v、sn、cu、ni及fe中的至少1種元素的金屬復(fù)合氧化物，例如可列舉出tio2-p2o5、tio2-v2o5、tio2-p2o5-sno2、tio2-p2o5-meo(me為選自cu、ni及fe中的至少1種元素)等。

這樣的金屬復(fù)合氧化物優(yōu)選為結(jié)晶性低、晶體相和非晶相共存、或非晶相單獨存在的顯微結(jié)構(gòu)。通過為顯微結(jié)構(gòu)，可進一步提高循環(huán)性能。

導(dǎo)電劑具有提高集電性能、并且抑制活性物質(zhì)與集電體的接觸電阻的作用。導(dǎo)電劑的例子包括乙炔黑、炭黑、石墨、碳納米纖維及碳納米管等碳質(zhì)物。作為導(dǎo)電劑，可以單獨使用這些碳質(zhì)物，也可以組合使用多種碳質(zhì)物。

粘結(jié)劑具有粘結(jié)活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及集電體的作用。粘結(jié)劑的例子包括聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏氟乙烯(pvdf)、及氟系橡膠、丁苯橡膠、丙烯酸樹脂或其共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯腈等。作為粘結(jié)劑，可以單獨使用這些粘結(jié)劑，也可以組合使用多種粘結(jié)劑。

優(yōu)選活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑分別按70質(zhì)量％以上且96質(zhì)量％以下、2質(zhì)量％以上且28質(zhì)量％以下及2質(zhì)量％以上且28質(zhì)量％以下的比例配合。導(dǎo)電劑通過規(guī)定為2質(zhì)量％以上的量可發(fā)揮上述的效果。從高容量化的觀點出發(fā)，導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑分別優(yōu)選為28質(zhì)量％以下的量。

本實施方式的電極例如可如下制造。

首先，按以下順序制作含鈮鈦復(fù)合氧化物的活性物質(zhì)。開始，作為初始原料，準(zhǔn)備任意含有ti、nb及zr的氧化物或鹽。作為一個例子，在合成單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物時，作為初始原料，可使用例如稱為二氧化鈦或五氧化鈮的氧化物。作為初始原料使用的鹽，優(yōu)選為氫氧化物鹽、碳酸鹽及硝酸鹽等在比較低的溫度下通過分解生成氧化物的鹽，氫氧化鈮、氫氧化鋯等是適合的。

接著，將得到的混合物粉碎，得到盡量均勻的混合物。接著，對得到的混合物進行燒成。燒成例如在900℃～1400℃的溫度范圍下總計進行1～100小時。

通過以上工序，可得到作為活性物質(zhì)的鈮鈦復(fù)合氧化物。再者，作為初始原料，通過使用碳酸鋰等含鋰的化合物，還可合成含鋰的復(fù)合氧化物。

接著，準(zhǔn)備按以上合成的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑。將它們懸浮在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，將該懸浮液涂布在鋁箔等的集電體的一面或兩面上，并使其干燥。對懸浮液干燥后的集電體加壓，制作電極。得到的電極例如為帶狀的電極。根據(jù)需要，也可以在加壓前或加壓后進行電極的裁切。

使用得到的電極例如作為負極，另外使用按公知的方法制作的正極及非水電解質(zhì)制作非水電解質(zhì)電池。對得到的電池，例如在－30℃～20℃的環(huán)境下進行初充電。該初充電優(yōu)選在－20℃～0℃的環(huán)境下，更優(yōu)選在－15℃～5℃的環(huán)境下進行。該初充電例如為0.1c～5c的、優(yōu)選0.2c～1c的恒電流恒電壓模式的充電，例如進行5小時～10小時。斷開電位例如記為2.85v。如果進行該初充電，則因?qū)钚晕镔|(zhì)粒子施加負載而使活性物質(zhì)粒子分開。其結(jié)果是，能夠得到具有本實施方式的間隙的電極。此外，如果以大電流進行該初充電，則因活性物質(zhì)粒子容易分開而能夠得到容量及速率特性更優(yōu)異的電極。再者，包含該電極的電池在初充電后在根據(jù)需要進行了初次放電及老化等后，可實際地使用。

活性物質(zhì)粒子分開的原因尚未確定，但有起因于該活性物質(zhì)粒子的粒子內(nèi)的組成的不均勻性的可能性。例如，如以上說明的那樣，在通過固相反應(yīng)制作含鈮鈦復(fù)合氧化物的活性物質(zhì)時，在作為原料準(zhǔn)備的成為nb源的化合物和成為ti源的化合物的粒徑不相同。如果將粒徑不同的這些原料混合進行燒成，則存在生成的固體內(nèi)的nb或ti的擴散變慢的部分。也就是說，這些原料沒有均勻地反應(yīng)，例如生成富nb相。其結(jié)果是，生成的活性物質(zhì)粒子中存在與目標(biāo)組成不同的異相的部分及缺陷。作為異相，例如在制作nb2tio7時可生成nb10ti2o29、nb14tio37、nb24tio62等。

根據(jù)本發(fā)明者們的研究可知：雖不存在結(jié)晶學(xué)的解理面，但活性物質(zhì)粒子分開的方向通常為[010]方向，即與通過嵌入li而延伸的c軸垂直的方向。這啟示如上所述有以異相或缺陷的存在為起點產(chǎn)生分開的可能性。本實施方式的電極含有的活性物質(zhì)粒子也可以包含以異相的部分及缺陷為起點而分開的活性物質(zhì)粒子。

圖16是放大地表示本實施方式的電極的活性物質(zhì)含有層的sem照片。采用sem的具體的觀察方法后述。對該sem照片中分開的活性物質(zhì)粒子數(shù)量的概算方法進行說明。

首先，假設(shè)在圖16所示的sem圖像中，粒度分布中二次粒徑在1μm～50μm的范圍內(nèi)的鈮鈦復(fù)合氧化物粒子以大約97％的數(shù)量存在。另外，假設(shè)該sem圖像中觀察的面內(nèi)存在的鈮鈦復(fù)合氧化物粒子的平均二次粒徑為大約8μm。所以，該sem圖像中觀察的面內(nèi)存在的鈮鈦復(fù)合氧化物粒子的數(shù)量可按以下計算。

900μm²/8μm×97/100＝110(個)

而且，在圖16所示的sem圖像中，可看作由圓圈圍住的14個活性物質(zhì)粒子50分開。于是，110個活性物質(zhì)粒子中14個分開，這些14個分開的粒子(14個粒子對)滿足上述的式(1)～(3)。

也就是說，從14/110×100＝12.7％的計算可算出在圖16所示的sem圖像中，觀察的面內(nèi)存在的鈮鈦復(fù)合氧化物粒子中的大約12.7％的比例的活性物質(zhì)粒子滿足上述式(1)～(3)。

在用sem觀察活性物質(zhì)含有層時，也可以是相對于30μm×30μm的面內(nèi)存在的活性物質(zhì)粒子的總數(shù)，例如0.1％～95％的比例的活性物質(zhì)粒子為分開的粒子。或者，也可以是10％～20％的比例的活性物質(zhì)粒子為分開的粒子。

接著，對本實施方式的電極的各參數(shù)的測定方法進行說明。

＜電池的分解方法＞

在將本實施方式的電極裝入電池中時，例如可如下取出。首先，使電池處于放電狀態(tài)。例如，可通過將電池在25℃環(huán)境下以0.1c電流放電到額定終止電壓，使電池處于放電狀態(tài)。接著，將放電狀態(tài)的電池解體，取出電極(例如負極)。將取出的電極例如用碳酸甲乙酯清洗。如此，得到作為測定對象的電極。

＜電極結(jié)構(gòu)的確認(rèn)＞

電極結(jié)構(gòu)例如可通過用掃描型電子顯微鏡(sem)觀察電極截面來確認(rèn)。

作為測定裝置，例如可使用日立hightechnologies株式會社制造的電場脫嵌形掃描電子顯微鏡su8020。測定條件規(guī)定為照射電壓：3kv、焦點距離：10.1mm、倍率：20000倍。

＜一次粒徑的測定方法＞

活性物質(zhì)的平均一次粒徑可通過掃描型電子顯微鏡(sem)觀察來確認(rèn)。測定中，使用激光衍射式粒度分布測定裝置(島津sald-300)。求出從標(biāo)準(zhǔn)的視場提取的標(biāo)準(zhǔn)的10個粒子的平均值，確定平均一次粒徑。

＜二次粒徑的測定方法＞

二次粒子的平均粒徑的測定方法如下。采用激光衍射式分布測定裝置(島津sald-300)，首先，在燒杯中添加試樣大約0.1g、表面活性劑和1～2ml的蒸餾水，進行充分?jǐn)嚢?。然后，將該溶液注入攪拌水槽中，?秒鐘的間隔測定64次光度分布，解析粒度分布數(shù)據(jù)。

根據(jù)第1實施方式，提供一種電極。該電極含有含鈮鈦復(fù)合氧化物的多個活性物質(zhì)粒子。多個活性物質(zhì)粒子含有第1活性物質(zhì)粒子、和與第1活性物質(zhì)粒子隔著間隙地存在的第2活性物質(zhì)粒子。當(dāng)將連接與第1活性物質(zhì)粒子及第2活性物質(zhì)粒子相連且不橫穿間隙的第1線段的中點、和與第1活性物質(zhì)粒子及第2活性物質(zhì)粒子相連且不橫穿間隙的第2線段的中點的線段作為第3線段時，間隙滿足以下的式(1)～(3)。

0.8≤a/b≤1.2(1)

0.8≤a/c≤1.2(2)

0.8≤b/c≤1.2(3)

這里，a為在第3線段的長度的50％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段a的長度，b為在第3線段的長度的10％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段b的長度，c為在第3線段的長度的90％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段c的長度。

該電極含有的活性物質(zhì)粒子因含有鈮鈦復(fù)合氧化物且相鄰的粒子間的離子擴散距離短，因而能夠?qū)崿F(xiàn)容量及速率特性優(yōu)異的非水電解質(zhì)電池。

(第2實施方式)

根據(jù)第2實施方式，可提供一種非水電解質(zhì)電池。該非水電解質(zhì)電池具備正極、使用了第1實施方式的電極的負極和非水電解質(zhì)。非水電解質(zhì)電池也可以進一步具備隔膜、外包裝材料、正極端子及負極端子。

正極及負極能夠以中間夾著隔膜的方式構(gòu)成電極組。非水電解質(zhì)可保持在電極組中。外包裝材料可收納電極組及非水電解質(zhì)。正極端子可與正極電連接。負極端子可與負極電連接。

以下，對正極、負極、非水電解質(zhì)、隔膜、外包裝材料、正極端子及負極端子詳細地進行說明。

1)正極

正極包含正極集電體和擔(dān)載在正極集電體的一面或兩面上、且含有活性物質(zhì)粒子、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑的正極活性物質(zhì)含有層。

正極集電體優(yōu)選鋁箔或含有選自mg、ti、zn、mn、fe、cu及si中的至少1種元素的鋁合金箔。鋁箔及鋁合金箔的厚度例如為20μm以下，更優(yōu)選為15μm以下。鋁箔純度優(yōu)選為99質(zhì)量％以上。作為鋁合金，優(yōu)選含有鎂、鋅、硅等元素的鋁合金。另一方面，鐵、銅、鎳、鉻等過渡金屬的含量優(yōu)選為1％以下。

作為正極活性物質(zhì)，可使用多種氧化物、硫化物、聚合物等。例如，含鋰的二氧化錳(mno2)、氧化鐵、氧化銅及氧化鎳、鋰錳復(fù)合氧化物(例如lixmn2o4或lixmno2)、鋰鎳復(fù)合氧化物(例如lixnio2)、鋰鈷復(fù)合氧化物(lixcoo2)、鋰鎳鈷復(fù)合氧化物(例如lini1-ycoyo2)、鋰錳鈷復(fù)合氧化物(例如limnyco1-yo2)、尖晶石型鋰錳鎳復(fù)合氧化物(lixmn2-yniyo4)、具有橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰磷氧化物(lixfepo4、lixfe1-ymnypo4、lixcopo4等)、硫酸鐵(fe2(so4)3)、釩氧化物(例如v2o5)等。此外，作為正極活性物質(zhì)，還可列舉出聚苯胺及聚吡咯等導(dǎo)電性聚合物材料、二硫化物系聚合物材料、硫(s)、氟化碳等有機材料及無機材料。這些正極活性物質(zhì)可以使用1種，也可以混合使用2種以上。

作為更優(yōu)選的二次電池用的正極活性物質(zhì)，可列舉出能得到高的電池電壓的活性物質(zhì)。例如，可列舉出鋰錳復(fù)合氧化物(lixmn2o4)、鋰鎳復(fù)合氧化物(lixnio2)、鋰鈷復(fù)合氧化物(lixcoo2)、鋰鎳鈷復(fù)合氧化物(lixni1-ycoyo2)、尖晶石型鋰錳鎳復(fù)合氧化物(lixmn2-yniyo4)、鋰錳鈷復(fù)合氧化物(lixmnyco1-yo2)、磷酸鐵鋰(lixfepo4)等。再者，上述中，優(yōu)選x及y為0～1的范圍。

此外，正極活性物質(zhì)可使用組成用lianibcocmndo2(其中，摩爾比a、b、c及d在以下的范圍內(nèi)：0≤a≤1.1、0.1≤b≤0.5、0≤c≤0.9、0.1≤d≤0.5)表示的鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物。

在使用后述的含有常溫熔鹽的非水電解質(zhì)時，從循環(huán)壽命的觀點出發(fā)，優(yōu)選使用磷酸鐵鋰、lixvpo4f、鋰錳復(fù)合氧化物、鋰鎳復(fù)合氧化物、鋰鎳鈷復(fù)合氧化物。這是因為正極活性物質(zhì)和常溫熔鹽的反應(yīng)性小。

為提高集電性能且抑制活性物質(zhì)與集電體的接觸電阻，可根據(jù)需要配合導(dǎo)電劑。導(dǎo)電劑的例子包括乙炔黑、科琴黑、石墨和/或焦炭等碳質(zhì)物。作為導(dǎo)電劑，可單獨使用這些碳質(zhì)物，也可以組合使用多種碳質(zhì)物。

粘結(jié)劑具有粘結(jié)活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及集電體的作用。作為粘結(jié)劑，例如可使用選自聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏氟乙烯(pvdf)、纖維素系材料、例如羧甲基纖維素鈉(cmc)、氟系橡膠、丁苯橡膠、丙烯酸樹脂或其共聚物、聚丙烯酸及聚丙烯腈中的至少1種，但也并不限于這些。

正極活性物質(zhì)粒子、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的配合比優(yōu)選在正極活性物質(zhì)粒子：80～95質(zhì)量％、導(dǎo)電劑：3～18質(zhì)量％、粘結(jié)劑：2～17質(zhì)量％的范圍內(nèi)。

2)負極

作為負極，可使用第1實施方式的說明中所述的負極。

3)非水電解質(zhì)

非水電解質(zhì)例如可以是通過將電解質(zhì)溶解于有機溶劑中而制備的液狀非水電解質(zhì)，或者也可以是將液狀電解質(zhì)和高分子材料復(fù)合化而成的凝膠狀非水電解質(zhì)。非水電解質(zhì)也可以含有添加劑。

液狀非水電解質(zhì)優(yōu)選將電解質(zhì)以0.5摩爾/l以上且2.5摩爾/l以下的濃度溶解于有機溶劑。

電解質(zhì)的例子包括高氯酸鋰(liclo4)、六氟磷酸鋰(lipf6)、四氟硼酸鋰(libf4)、六氟砷酸鋰(liasf6)、三氟甲磺酸鋰(licf3so3)、雙三氟甲磺酰亞胺鋰[lin(cf3so2)2]等鋰鹽、或它們的混合物。電解質(zhì)優(yōu)選即使在高電位也不易氧化的電解質(zhì)，最優(yōu)選lipf6。

有機溶劑的例子包括碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸乙烯酯等環(huán)狀碳酸酯，碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(mec)等鏈狀碳酸酯，四氫呋喃(thf)、二甲基四氫呋喃(2methf)、二氧雜環(huán)戊烷(dox)等環(huán)狀醚，二甲氧基乙烷(dme)、二乙氧基乙烷(dee)等鏈狀醚，乙腈(an)及環(huán)丁砜(sl)。這些有機溶劑可單獨使用或以混合溶劑的形態(tài)使用。

高分子材料的例子包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚丙烯腈(pan)、聚環(huán)氧乙烷(peo)。

或者，非水電解質(zhì)也可以使用含有鋰離子的常溫熔鹽(離子性熔體)、高分子固體電解質(zhì)、無機固體電解質(zhì)等。

常溫熔鹽(離子性熔體)指的是由有機物陽離子和陰離子的組合形成的有機鹽內(nèi)的在常溫(15～25℃)下能以液體存在的化合物。常溫熔鹽包括以單體作為液體存在的常溫熔鹽、通過與電解質(zhì)混合成為液體的常溫熔鹽、溶解于有機溶劑中成為液體的常溫熔鹽。一般來講，非水電解質(zhì)電池中所用的常溫熔鹽的熔點為25℃以下。此外，有機物陽離子通常具有季銨骨架。

高分子固體電解質(zhì)可通過將電解質(zhì)溶解于高分子材料中并使其固體化來制備。

無機固體電解質(zhì)為具有鋰離子傳導(dǎo)性的固體物質(zhì)。

4)隔膜

隔膜可配置在正極與負極之間。

隔膜例如可使用含有選自聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、纖維素及聚偏氟乙烯(pvdf)中的至少1種的多孔質(zhì)薄膜或合成樹脂制無紡布。或者，使用在多孔質(zhì)薄膜上涂布了無機化合物的隔膜。

5)外包裝材料

作為外包裝材料，例如可使用層壓薄膜或金屬制容器。

外包裝材料的形狀可列舉出扁平型(薄型)、方型、圓筒型、硬幣型、紐扣型、薄片型及層疊型等。外包裝材料也可以具有與電池尺寸一致的尺寸。外包裝材料例如具有搭載在便攜式電子設(shè)備等中的小型電池、搭載在二輪至四輪的汽車等車輛中的大型電池所使用的尺寸。

層壓薄膜可使用在樹脂薄膜間夾著金屬層的多層薄膜。層壓薄膜的厚度優(yōu)選為0.2mm以下。金屬層為了輕質(zhì)化而優(yōu)選鋁箔或鋁合金箔。樹脂薄膜例如可使用聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)等高分子材料。層壓薄膜可通過熱熔融粘合進行密封來成型成外包裝材料的形狀。

金屬制容器的厚度優(yōu)選為0.5mm以下，更優(yōu)選為0.2mm以下。

金屬制容器例如可由鋁或鋁合金等形成。鋁合金優(yōu)選含有鎂、鋅、硅等元素。在合金中含有鐵、銅、鎳、鉻等過渡金屬時，其含量優(yōu)選為100ppm以下。由此，可飛躍性地提高高溫環(huán)境下的長期可靠性、散熱性。

6)正極端子

正極端子例如可由相對于鋰的電位在3v～4.5v(vsli/li⁺)的范圍內(nèi)內(nèi)具備電穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的材料形成。具體而言，可列舉出含有mg、ti、zn、mn、fe、cu、si等元素的鋁合金、鋁。為降低接觸電阻，優(yōu)選與正極集電體相同的材料。

7)負極端子

負極端子例如可由相對于鋰的電位在0.4v～3v(vsli/li⁺)的范圍內(nèi)具備電穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的材料形成。具體而言，可列舉出含有mg、ti、zn、mn、fe、cu、si等元素的鋁合金、鋁。為降低接觸電阻，優(yōu)選與負極集電體相同的材料。

接著，參照附圖對本實施方式的非水電解質(zhì)電池的幾個例子進行說明。

首先，參照圖6及圖7對本實施方式的非水電解質(zhì)電池的一個例子即扁平型非水電解質(zhì)電池進行說明。

圖6是表示本實施方式的扁平型非水電解質(zhì)電池的一個例子的截面示意圖。圖7是圖6的a部的放大剖視圖。

圖6及圖7所示的非水電解質(zhì)電池10具備扁平狀的卷繞電極組1。

扁平狀的卷繞電極組1如圖7所示的那樣，具備負極3、隔膜4及正極5。隔膜4夾在負極3與正極5之間。這樣的扁平狀的卷繞電極組1，可通過將層疊負極3、隔膜4及正極5而形成的層疊物如圖7所示的那樣以負極3在外側(cè)的方式卷繞成漩渦狀，然后進行加壓成型來形成。該層疊物按照將隔膜4夾在負極3與正極5之間的方式層疊。

負極3包含負極集電體3a和負極活性物質(zhì)含有層3b。最外層的負極3具有如圖7所示的那樣只在負極集電體3a的內(nèi)面?zhèn)鹊囊幻嫔闲纬韶摌O活性物質(zhì)含有層3b的構(gòu)成。其它的負極3在負極集電體3a的兩面上形成有負極活性物質(zhì)含有層3b。

正極5在正極集電體5a的兩面上形成有正極活性物質(zhì)含有層5b。

如圖6及圖7所示的那樣，在卷繞電極組1的外周端附近，負極端子6與最外層的負極3的負極集電體3a連接，正極端子7與內(nèi)側(cè)的正極5的正極集電體5a連接。

卷繞型電極組1被收納在由兩片樹脂層間夾著金屬層的層壓薄膜形成的袋狀容器2內(nèi)。

負極端子6及正極端子7從袋狀容器2的開口部伸出到外部。例如從袋狀容器2的開口部注入液狀非水電解質(zhì)，收納在袋狀容器2內(nèi)。

通過將袋狀容器2的開口部以夾著負極端子6及正極端子7的方式熱密封，使卷繞電極組1及液狀非水電解質(zhì)完全密封。

接著，參照圖8及圖9對本實施方式的非水電解質(zhì)電池的另一個例子進行說明。

圖8是示意性地表示本實施方式的非水電解質(zhì)電池的另一個例子的缺口立體圖。圖9是圖8的b部的截面示意圖。

圖8及圖9所示的非水電解質(zhì)電池10具備層疊型電極組11。如圖8所示的那樣，層疊型電極組11被收納在由兩片樹脂薄膜間夾著金屬層的層壓薄膜形成的外包裝材料12內(nèi)。如圖9所示的那樣，層疊型電極組11具有以中間夾著隔膜15的方式交替層疊正極13和負極14而成的結(jié)構(gòu)。正極13存在多片，分別具備正極集電體13a和擔(dān)載在正極集電體13a的兩面上的正極活性物質(zhì)含有層13b。負極14存在多片，分別具備負極集電體14a和擔(dān)載在負極集電體14a的兩面上的負極活性物質(zhì)含有層14b。各負極14的負極集電體14a的一邊從負極14中突出。突出來的負極集電體14a與帶狀的負極端子16電連接。帶狀的負極端子16的前端從外包裝材料12引出到外部。此外，雖未圖示，但正極13的正極集電體13a位于負極集電體14a的突出邊的相反側(cè)的邊從正極13中突出。這些雖未圖示，但從正極13中突出來的正極集電體13a與帶狀的正極端子17電連接。帶狀的正極端子17的前端位于負極端子16的相反側(cè)，從外包裝材料12的邊引出到外部。

第2實施方式的非水電解質(zhì)電池包含第1實施方式的電極。因此，可得到容量及速率特性優(yōu)異的非水電解質(zhì)電池。

(第3實施方式)

根據(jù)第3實施方式，提供一種電池包。該電池包具備第2實施方式的非水電解質(zhì)電池。

本實施方式的電池包可以具備1個非水電解質(zhì)電池，也可以具備多個非水電解質(zhì)電池。電池包可包含的多個非水電解質(zhì)電池能夠以串聯(lián)、并聯(lián)或組合串聯(lián)及并聯(lián)的方式電連接。通過將多個非水電解質(zhì)電池電連接還能構(gòu)成組電池。電池包也可以包含多個組電池。

電池包可進一步具備保護電路。保護電路是控制非水電解質(zhì)電池的充放電的。此外，使用電池包作為電源的裝置(例如電子設(shè)備、汽車等)中所含的電路也可作為電池包的保護電路使用。

此外，電池包還可進一步具備通電用的外部端子。通電用的外部端子是用于將來自非水電解質(zhì)電池的電流輸出到外部及用于向非水電解質(zhì)電池輸入電流的。換言之，在使用電池包作為電源時，電流通過通電用的外部端子供給外部。此外，在對電池包進行充電時，將充電電流(包括汽車的動力的再生能量)通過通電用的外部端子供給電池包。

接著，參照附圖對本實施方式的電池包的一個例子進行說明。

圖10是表示本實施方式的電池包的一個例子的分解立體圖。圖11是表示圖10所示的電池包的電路的框圖。

圖10及圖11所示的電池包20包含具有圖6及圖7所示的結(jié)構(gòu)的多個扁平型單電池21。

多個單電池21按照向外部延伸出的負極端子6及正極端子7在相同方向上一致的方式層疊，用粘接膠帶22捆緊，從而構(gòu)成了組電池23。這些單電池21如圖11所示的那樣相互以串聯(lián)的方式電連接。

印制電路布線基板24與多個單電池21的負極端子6及正極端子7延伸出的側(cè)面相對地配置。在印制電路布線基板24上搭載有圖11所示的熱敏電阻25、保護電路26及向外部設(shè)備通電用的端子27。在與組電池23相對的印制電路布線基板24的面上，為了避免與組電池23的布線發(fā)生不必要的連接而安裝有絕緣板(未圖示)。

正極側(cè)引線28與位于組電池23的最下層的單電池21的正極端子7連接，其前端插入至印制電路布線基板24的正極側(cè)連接器29中而進行電連接。負極側(cè)引線30與位于組電池23的最上層的單電池21的負極端子6連接，其前端插入至印制電路布線基板24的負極側(cè)連接器31中而進行電連接。這些連接器29及31分別通過形成在印制電路布線基板24上的布線32及33而與保護電路26連接。

熱敏電阻25檢測各單電池21的溫度，并將其檢測信號發(fā)送至保護電路26。保護電路26在規(guī)定條件下可以將保護電路26與向外部設(shè)備通電用的端子27之間的正極側(cè)布線34a及負極側(cè)布線34b切斷。規(guī)定條件的一個例子為從熱敏電阻25接受到單電池21的溫度為規(guī)定溫度以上的信號時。此外，規(guī)定條件的另一例子為檢測到單電池21的過充電、過放電、過電流等時。該過充電等的檢測是對每個單電池21或組電池23進行的。當(dāng)檢測各單電池21時，可以檢測電池電壓，也可以檢測正極電位或負極電位。在后者的情況下，要在每個單電池21中插入作為參比電極使用的鋰電極。在圖10及圖11的電池包20中，在單電池21上分別連接用于電壓檢測的布線35。檢測信號通過這些布線35被發(fā)送至保護電路26。

在組電池23的四個側(cè)面中的除了正極端子7及負極端子6所突出的側(cè)面以外的的三個側(cè)面上都分別配置有由橡膠或樹脂形成的保護片材36。

組電池23與各保護片材36及印制電路布線基板24一起被收納于收納容器37內(nèi)。在收納容器37的長邊方向的兩個內(nèi)側(cè)面和短邊方向的內(nèi)側(cè)面分別配置上述保護片材36，在收納容器37的與短邊方向的內(nèi)側(cè)面相對的相反側(cè)的內(nèi)側(cè)面配置印制電路布線基板24。組電池23位于被保護片材36及印制電路布線基板24所圍成的空間內(nèi)。蓋38安裝于收納容器37的上表面。

另外，對于組電池23的固定，也可以使用熱收縮帶來代替粘接膠帶22。此時，在組電池23的兩側(cè)面配置保護片材，用熱收縮帶繞圈后，使熱收縮帶熱收縮而將組電池捆扎。

圖10及圖11所示的電池包20具有以串聯(lián)方式連接了多個單電池21的形態(tài)，但電池包20為了增大電池容量，也可以以并聯(lián)方式連接多個單電池21。或者，電池包20也可以具備以組合串聯(lián)連接和并聯(lián)連接的方式連接的多個單電池21。也可將電池包20彼此再以串聯(lián)或并聯(lián)的方式電連接。

此外，圖10及圖11所示的電池包20具備多個單電池21，但電池包20也可以具備1個單電池21。

此外，電池包的實施方式可根據(jù)用途而適當(dāng)變更。本實施方式的電池包適合用于在取出大電流時要求壽命特性優(yōu)異的用途。具體而言，例如，可作為數(shù)碼相機的電源、或作為二輪至四輪的混合動力電動汽車、二輪至四輪的電動汽車及助力自行車等車輛的車載用電池、或作為固定用電池、或作為鐵路車輛用電池使用。尤其適合用作車載用電池。

在搭載本實施方式的電池包的汽車等車輛中，電池包例如可回收車輛的動力的再生能量。

第3實施方式的電池包具備第2實施方式的非水電解質(zhì)電池。因此，可得到具備容量及速率特性優(yōu)異的非水電解質(zhì)電池的電池包。

(第4實施方式)

根據(jù)第4實施方式，提供一種車輛。該車輛具備第3實施方式的電池包。

圖17中示出了具備第3實施方式的電池包的一個例子的汽車的一個例子。

圖17所示的汽車41在車體前方的發(fā)動機室內(nèi)搭載有第3實施方式的電池包42。汽車中的電池包的搭載位置并不局限于發(fā)動機室內(nèi)。例如，電池包也可以搭載在汽車的車體后方或座位下。

[實施例]

以下通過舉例對實施方式更詳細地進行說明，只要不超出發(fā)明的主旨，實施方式并不限于以下所揭示的實施例。

(實施例1)

＜正極的制作＞

在n-甲基吡咯烷酮(nmp)中加入作為正極活性物質(zhì)的鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物(lini0.5co0.2mn0.3o2)：90重量％、作為導(dǎo)電劑的乙炔黑：5重量％、作為粘結(jié)劑的聚偏氟乙烯(pvdf)：5重量％，進行混合，制備料漿。在將該料漿涂布在由厚度為15μm的鋁箔形成的集電體的兩面上后，通過進行干燥及加壓，制作電極密度為3.2g/cm³的正極。

＜負極的制作＞

按以下順序制作含鈮鈦復(fù)合氧化物的活性物質(zhì)。首先，作為初始原料，準(zhǔn)備氧化鈮nb2o5和氧化鈦tio2。將它們的粉末按2∶1的摩爾比混合，制備混合物。將得到的混合物裝入瑪瑙制釜中，再加入乙醇和瑪瑙珠，用濕式珠研磨機進行粉碎。在1000℃對粉碎的混合物進行12小時的燒成。如此，得到單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物(nb2tio7)。

在n-甲基吡咯烷酮(nmp)中加入作為負極活性物質(zhì)的上述單斜晶型鈮鈦復(fù)合氧化物：84重量％、作為導(dǎo)電劑的乙炔黑：8重量％、作為粘結(jié)劑的聚偏氟乙烯(pvdf)：8重量％，進行混合，制備料漿。在將該料漿涂布在由厚度為12μm的鋁箔形成的集電體的一面上后，通過實施干燥及加壓，制作電極密度為2.6g/cm³的負極。

＜非水電解質(zhì)的制備＞

將碳酸丙烯酯(pc)及碳酸二乙酯(dec)按1∶1的體積比率混合，形成混合溶劑。在該混合溶劑中溶解1m的電解質(zhì)即lipf6，制備非水電解質(zhì)。

＜二次電池的制造＞

向收納有電極組的層壓薄膜的包內(nèi)注入非水電解質(zhì)。然后，通過熱密封將包完全密封，制作層壓型非水電解質(zhì)二次電池。

＜初次充放電＞

對制造的層壓型非水電解質(zhì)二次電池在－10℃的環(huán)境下實施充放電。將斷開電位記為2.85v-1.5v。將充電按1c的恒電流恒電壓模式進行3小時，放電按0.2c的恒電流模式進行。如此，得到實施例1的二次電池。

(比較例1)

除了將初次充放電時的溫度變更為25℃的環(huán)境以外，用與實施例1所述相同的方法制作二次電池。

＜交流阻抗測定＞

對實施例1及比較例1中制造的二次電池按以下條件測定了交流阻抗。作為裝置，使用solartron公司制造的solartronsi1287。作為恒溫槽，使用espec公司制造的especsu-641，將溫度設(shè)定在25℃。使頻率掃引范圍為1000khz～0.05hz，使交流外加電壓為10mv。

其結(jié)果見圖12所示。圖12是表示實施例1和比較例1的二次電池的交流阻抗測定結(jié)果的多個阻抗曲線。從圖12可知：實施例1的二次電池與比較例1相比，晶界的電阻減小。也就是說，可知實施例1的二次電池的速率特性更為優(yōu)異。

＜輸入輸出特性試驗＞

為了研究輸入輸出特性，進行了hppc(hybridpulsepowercharacterization，混合脈沖功率特性)試驗。以下對hppc試驗的條件進行說明。其中，該hppc試驗是基于美國能量部的freedomcar動力輔助混合動力電動汽車用蓄電池試驗手冊(2003年10月)的試驗。

在25℃環(huán)境下，按2.85v、恒電流恒電壓模式進行1c充電。該充電按終止時間為3小時進行。然后，將充電狀態(tài)(soc)降低10％，流通2.5c、10秒的脈沖電流。然后再將soc降低10％，外加10秒的脈沖電流。如此，將soc一次10％地降低，在各soc中外加2.5c、10秒的脈沖電流。然后，從0cv和脈沖時的電壓差算出10秒輸出及10秒電阻。其結(jié)果見圖13。

圖13中，用空心點表示各點的線表示充電特性，用實心點表示各點的線表示輸出特性。此外，用四方形表示各點的線表示實施例1的二次電池的測定結(jié)果，用圓形表示各點的線表示比較例1的二次電池的測定結(jié)果。

從圖13可知，無論soc為怎樣的值，實施例1的二次電池的充電特性及輸出特性都更為優(yōu)異。例如可知，soc50％時的輸出特性與比較例1相比，實施例1提高10％左右。

＜電極結(jié)構(gòu)的確認(rèn)＞

分別從實施例1及比較例1中制造的各二次電池中按以下順序取出負極。首先，通過將電池在25℃環(huán)境下以0.1c電流放電到額定終止電壓，使電池處于放電狀態(tài)。接著，將放電狀態(tài)的電池解體，取出負極。用碳酸甲乙酯清洗取出的負極。

采用sem對如此取出的負極進行觀察。作為測定裝置，采用日立hightechnologies株式會社電場脫嵌形掃描電子顯微鏡su8020。使測定條件為照射電壓：3kv、焦點距離：10.1mm、倍率：20000倍。圖14及圖15中示出它們的結(jié)果。圖14是放大地表示實施例1的負極的一部分的sem照片。圖15是放大地表示比較例1的負極的一部分的sem照片。

在圖14的sem圖像中，可知：例如由圓圈50圍住的2個粒子間的間隙滿足式(1)～(3)。在圖14的sem圖像中，例如左下的圓圈50圍住的粒子間的間隙為a/b＝0.87、a/c＝0.91、b/c＝1.05。另一方面可知，在圖15的sem圖像中不存在滿足式(1)～(3)的粒子間的間隙。

此外，在實施例1的sem圖像(圖14)中，對具有滿足式(1)～(3)的間隙的粒子對進行了觀察，結(jié)果某粒子的一次粒徑為3μm，與其相鄰接的另一個粒子的一次粒徑為2μm。與此相對，比較例1的活性物質(zhì)粒子的平均一次粒徑為5μm。

以上說明的至少一個實施方式及實施例的電極含有含鈮鈦復(fù)合氧化物的多個活性物質(zhì)粒子。多個活性物質(zhì)粒子含有第1活性物質(zhì)粒子、和與第1活性物質(zhì)粒子隔著間隙地存在的第2活性物質(zhì)粒子。當(dāng)將連接與第1活性物質(zhì)粒子及第2活性物質(zhì)粒子相連且不橫穿間隙的第1線段的中點、和與第1活性物質(zhì)粒子及第2活性物質(zhì)粒子相連且不橫穿間隙的第2線段的中點的線段作為第3線段時，間隙滿足以下的式(1)～(3)。

0.8≤a/b≤1.2(1)

0.8≤a/c≤1.2(2)

0.8≤b/c≤1.2(3)

這里，a為在第3線段的長度的50％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段a的長度，b為在第3線段的長度的10％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段b的長度，c為在第3線段的長度的90％的位置處與第3線段相交且以最短距離連接第1活性物質(zhì)粒子和第2活性物質(zhì)粒子的線段c的長度。由此，第1實施方式的電極，能夠?qū)崿F(xiàn)容量及速率特性優(yōu)異的非水電解質(zhì)電池。

以上，對本發(fā)明的幾個實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為例子而示出的，其并不是為了限定發(fā)明的范圍。這些新的實施方式能夠以其它各種方式實施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以進行各種省略、置換、變更。這些實施方式和其變形包含于發(fā)明的范圍、主旨中，同時包含于權(quán)利要求書中記載的發(fā)明和其等同的范圍內(nèi)。