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公開番号2024037659
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-19
出願番号2023011957
出願日2023-01-30
発明の名称ニオブチタン系酸化物、電極、二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C01G 33/00 20060101AFI20240312BHJP(無機化学)
要約【課題】活物質表面の被覆性を向上させ、かつ水分量を低減させることで、二次電池のサイクル特性を向上させる活物質を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、ニオブチタン系酸化物の粒子のX線光電子分光法において、Nb3dのピーク面積値に対するSi2pのピーク面積値の比Aが0.40≦A≦1.0を満たし、ここで、比Aは、Si2pのピーク面積値/Nb3dのピーク面積値であるニオブチタン系酸化物。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
ニオブチタン系酸化物の粒子のX線光電子分光法において、Nb3dのピーク面積値に対するSi2pのピーク面積値の比Aが0.40≦A≦1.0を満たし、
ここで、前記比Aは、Si2pのピーク面積値/Nb3dのピーク面積値であるニオブチタン系酸化物。
続きを表示(約 980 文字)【請求項2】
前記ニオブチタン系酸化物は、一般式Li

Ti
1-y
M1

Nb
2-z
M2


7+δ
で表される複合酸化物、及び、一般式Li

Ti
1-y
M3
y+z
Nb
2-z

7-δ
で表される複合酸化物からなる群より選択される少なくとも1つであり、
M1はZr、Si、及びSnからなる群より選択される少なくとも1つであり、
M2はV、Ta、Bi、K、Ca、B、Co、Fe、Mn、Ni、Si、P及びMoからなる群より選択される少なくとも1つであり、
M3はMg,Fe,Ni,Co,W,Ta,及びMoより選択される少なくとも1つであり、
0≦x≦5、0≦y<1、0≦z≦0.5、―0.3≦δ≦0.3、
である、請求項1に記載のニオブチタン系酸化物。
【請求項3】
前記ニオブチタン系酸化物の粒子のレーザー回折散乱法によって得られる粒度分布チャートにおいて、メディアン径D50が0.5μm以上4.0μm以下である、請求項1又は請求項2に記載のニオブチタン系酸化物。
【請求項4】
請求項1に記載のニオブチタン系酸化物を活物質に含む電極。
【請求項5】
請求項4に記載の電極である負極と、
正極と、
電解質と、を有する二次電池。
【請求項6】
請求項5に記載の二次電池を有する電池パック。
【請求項7】
通電用の外部端子と、
保護回路と、をさらに有する、請求項6に記載の電池パック。
【請求項8】
複数の前記二次電池を有し、
前記二次電池が、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6又は請求項7に記載の電池パック。
【請求項9】
請求項6に記載の電池パックを搭載した車両。
【請求項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9に記載の車両。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、ニオブチタン系酸化物、電極、二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
非水電解質電池などのリチウムイオン二次電池は、正極及び負極の間をリチウムイオンが移動することにより充放電を行う充電式の電池である。正極及び負極は、リチウムイオンを含む非水電解質を保持する。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。
【0003】
リチウムイオン二次電池の活物質としては、ニオブチタン系酸化物を用いることが近年検討されている。これは、ニオブチタン系酸化物が高い充放電容量を有すると期待されているからである。しかしながら、電極の活物質含有層において電解質との反応性が高い領域が存在する場合、更には、電極中に多くの水分が残存している場合、還元ガスによるSOC(State Of Charge)ずれや正極表面での金属溶出、放電容量の低下等が生じるという問題がある。
【0004】
上記に対して従来では、疎水性の置換基を有したシランカップリング剤を用いて活物質の表面処理を行うことで、当該活物質表面における被覆性の向上を図っていた(特許文献1)。しかしながら、ニオブチタン系酸化物を有する活物質においては、上記シランカップリング剤での表面処理は被覆性が十分ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2018-22638号公報
【非特許文献】
【0006】
H. Liu et al., “Investigation and improvement on the storage property of LiNi0.8Co0.2O2 as a cathode material for lithium-ion batteries”, 2006, 162, 644-650.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、二次電池のサイクル特性を向上させる活物質を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
実施形態によれば、ニオブチタン系酸化物の粒子のX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)において、Nb3dのピーク面積値に対するSi2pのピーク面積値の比Aが0.40≦A≦1.0を満たし、ここで、比Aは、Si2pのピーク面積値/Nb3dのピーク面積値であるニオブチタン系酸化物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
活物質表面を概略的に示す図。
活物質表面に施す塩基処理を概略的に示す図。
シランカップリング剤により表面処理が施された本実施形態に係る活物質を概略的に示す図。
第3の実施形態に係る二次電池の一例を概略的に示す断面図。
図4に示す二次電池のII-II線に沿った断面図。
実施形態に係る二次電池の他の例を模式的に示す部分切欠斜視図。
図6に示す二次電池のB部を拡大した断面図。
実施形態に係る組電池の一例を概略的に示す分解斜視図。
実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図。
図8に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図。
実施形態に係る車両の一例を概略的に示す部分透過図。
実施形態に係る車両における電気系統に関する制御システムの一例を概略的に示す図。
実施形態に係る定置用電源を含むシステムの一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。なお、各図は実施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点があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜設計変更することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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