一種用于電池的活性材料，其包含Y2Ti2O5S2結晶相，并且具有0.3或更小的IB/IA值和0.15或更小的IC/IA值，其中IA、IB和IC分別是通過利用CuKα輻射的X射線衍射測量的所述Y2Ti2O5S2結晶相在2θ＝34.5°時的峰強度、Y2Ti2O7結晶相在2θ＝35.6°時的峰強度、和TiS2在2θ＝34.1°時的峰強度。所述活性材料通過以下方法合成：準備原料組合物，所述原料組合物包含TiS2、TiO2和Y2O3并且具有大于1的TiS2∶Y2O3的摩爾比，或者包含TiS2、TiO2和Y2O3并且具有小于1的TiO2∶Y2O3的摩爾比，和加熱所述原料組合物。包含在電池中的正電極或負電極活性材料層(1、2)可以包含所述活性材料。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及用于電池的活性材料、包含用于電池的活性材料的電池以及用于制造用于電池的活性材料的方法，所述用于電池的活性材料可用作例如鋰電池的負電極活性材料。2.相關技術描述鋰電池由于其高的電動勢和高能量密度而已經在多個領域中被投入實際使用，例如與信息相關的設備和通信設備。此外，從環境保護和資源消耗的角度，在汽車領域中也期望電動車輛和混合動力車輛的快速發展，并且考慮將鋰電池作為用于這樣的車輛的電源。鋰電池通常具有包含正電極活性材料的正電極活性材料層、包含負電極活性材料的負電極活性材料層、和形成在正電極活性材料層和負電極活性材料層之間的電解質層。碳材料(例如石墨)用作鋰電池的負電極活性材料。另一方面，期望具有較高熱穩定性的活性材料以改善安全性。日本專利申請公開2008-123787 (JP-A-2008-123787)公開了一種非水電解質電池，其中鈦酸鋰(LTO)用作負電極活性材料。因為LTO是氧化物，所以其具有高的熱穩定性并且在安全性方面有利。然而，因為LTO具有約1.5V的Li嵌入-脫嵌電勢(氧化-還原電勢)(其高于碳材料的Li嵌入-脫嵌電勢(約0.3V))，如相對于金屬Li測量的(如針對金屬Li測量的)，所以所得電池具有較低的電池電壓。例如，電池電壓可以定義為正電極活性材料的Li嵌入-脫嵌電勢和負電極活性材料的Li嵌入-脫嵌電勢之間的差。因此，由于負電極活性材料的Li嵌入-脫嵌電勢較高，所以在使用相同的正電極活性材料的情況下所得電池具有較低的電池電壓。在“Electronical Iy Driven Structural Distortions in LithiumIntercalates of the n = 2Ruddlesden-Popper-Type Host Y2Ti2O5S2:Synthesis,Structure, and Properties of LixY2Ti2O5S2 (0 < x < 2),，’Geoffrey Hyett 等人,Journalof the American Society, 126,1980-1991 (2004)中公開了 LixY2Ti2O5S2 的物理性質評價。然而，在該文獻中，只簡單評價了 LixY2Ti2O5S2的物理性質，而沒有進行電池性質的評價。另夕卜，在“Electronically Driven Structural Distortions in Lithium Intercalatesof the n = 2Ruddlesden-Popper-Type Host Y2Ti2O5S2:Synthesis, Structure, andProperties of LixY2Ti2O5S2 (0 < x < 2),’’Geoffrey Hyett 等人,Journal of the AmericanSociety，126，1980-1991 (2004)中，Li 被強制引入 Y2Ti2O5S2 中以合成 LixY2Ti205S2。然而，沒有Li可以被脫嵌的說明，并且沒有建議LixY2Ti2O5S2相應地可以用作活性材料的說明。為了獲得高性能電池，具有高的熱穩定性和低的電勢的用于電池的活性材料是必要的。基于前述研究，本專利技術人已經發現，包含Y2Ti2O5S2結晶相的用于電池的活性材料可以是滿足上述要求的活性材料之一(PCT/JP2011/053502)
技術實現思路
當從組成的角度使用等摩爾量的TiS2、Ti0jPY203時可以獲得Y2Ti205S2。然而，實際上，當使用包含等摩爾量的TiS2、TiO2和Y2O3的原料組合物時，形成少量的雜質。本專利技術提供一種包含具有低雜質含量的基本上單Y2Ti2O5S2結晶相的用于電池的活性材料、包含用于電池的活性材料的電池以及用于制造用于電池的活性材料的方法。由于大量的研究，本專利技術人發現，具有低雜質含量的基本上單Y2Ti2O5S2結晶相可以通過調節原料組合物中TiS2和TiO2中至少之一的比例來實現，并且做出了本專利技術。本專利技術的第一方面涉及一種用于電池的活性材料。所述活性材料包括Y2Ti2O5S2結晶相，并且具有0.3或更小的IB/IA值和0.15或更小的IC/IA值，其中IA、Ib和Ic分別是通過利用CuKa輻射的X射線衍射測量的所述Y2Ti2O5S2結晶相在2 Θ =34.5°時的峰強度、Y2Ti2O7結晶相在2 Θ =35.6°時的峰強度、和1152在2 0 =34.1°時的峰強度。根據本專利技術的第一方面，1^14和Ie/IA值小于特定值的事實確保用于電池的活性材料包含具有低雜質含量的基 本上單Y2Ti2O5S2結晶相。本專利技術的第二方面涉及一種電池。所述電池包括:包含正電極活性材料的正電極活性材料層、包含負電極活性材料的負電極活性材料層、和形成在所述正電極活性材料層和所述負電極活性材料層之間的電解質層。所述正電極活性材料層或所述負電極活性材料層包含上述活性材料。根據本專利技術的第二方面，具有高熱穩定性的所述用于電池的活性材料的使用確保了電池是安全的和可靠的電池。在上述方面中，所述負電極活性材料層可以包含所述活性材料。這是因為可以實現具有高電池電壓的電池。在上述方面中，所述活性材料可以與由Li1+xAlxGe2_x(P04)3代表的固體電解質材料接觸，其中X等于或大于O、并且等于或小于2。包含所述活性材料的所述正電極活性材料層或所述負電極活性材料層可由燒結體構成。這是因為可以防止在煅燒期間在用于電池的活性材料和LAGP之間的界面處形成不同的相。在上述方面中，所述正電極活性材料層可以包括橄欖石型正電極活性材料。所述正電極活性材料層、所述電解質層和所述負電極活性材料層可以包含由Li1+xAlxGe2_x (PO4) 3代表的固體電解質材料，其中X等于或大于O、并且等于或小于2。所述正電極活性材料層、所述電解質層和所述負電極活性材料層可以一體化為燒結體。這是因為可以防止在煅燒期間在用于電池的活性材料(負電極活性材料)和LAGP之間的界面處和在正電極活性材料和LAGP之間的界面處形成不同的相。此外，當正電極活性材料層、電解質層和負電極活性材料層全都包含LAGP時，可以實現具有低界面電阻的燒結體。本專利技術的第三方面涉及一種電池。所述電池包括:包含正電極活性材料的正電極活性材料層、包含負電極活性材料的負電極活性材料層、和形成在所述正電極活性材料層和所述負電極活性材料層之間的電解質層。所述正電極活性材料層或所述負電極活性材料層包含具有Y2Ti2O5S2結晶相的活性材料。所述活性材料與由Li1+xAlxGe2_x(PO4)3代表的固體電解質材料接觸，其中X等于或大于O、并且等于或小于2。包含所述活性材料的所述正電極活性材料層或所述負電極活性材料層由燒結體構成。根據本專利技術的第三方面，具有高熱穩定性的所述用于電池的活性材料的使用確保了電池是安全的和可靠的電池。此外，在本專利技術中，可以防止在煅燒期間在用于電池的活性材料和LAGP之間的界面處形成不同的相。在上述方面中，所述活性材料可以主要由Y2Ti2O5S2結晶相組成。這是因為用于電池的活性材料具有較低的電勢。在上述方面中，所述負電極活性材料層可以包含所述活性本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于電池的活性材料，包括：Y2Ti2O5S2結晶相，其中所述活性材料具有0.3或更小的IB/IA值和0.15或更小的IC/IA值，其中IA、IB和IC分別是通過利用CuKα輻射的X射線衍射測量的所述Y2Ti2O5S2結晶相在2θ＝34.5°時的峰強度、Y2Ti2O7結晶相在2θ＝35.6°時的峰強度、和TiS2在2θ＝34.1°時的峰強度。
【技術特征摘要】
2011.08.24 JP 2011-1828791.一種用于電池的活性材料，包括:Y2Ti2O5S2 結晶相， 其中所述活性材料具有0.3或更小的IB/IA值和0.15或更小的Ie/IA值，其中IA、IB和Ic分別是通過利用CuK α輻射的X射線衍射測量的所述Y2Ti2O5S2結晶相在2 Θ = 34.5°時的峰強度、Y2Ti2O7結晶相在2 Θ =35.6°時的峰強度、和TiS2在2 Θ = 34.1°時的峰強度。2.一種電池，包括: 包含正電極活性材料的正電極活性材料層(I)， 包含負電極活性材料的負電極活性材料層(2)，和 形成在所述正電極活性材料層(I)和所述負電極活性材料層(2)之間的電解質層(3)，其中所述正電極活性材料層⑴或所述負電極活性材料層⑵包含根據權利要求1所述的活性材料。3.根據權利要求2所述的電池，其中所述負電極活性材料層(2)包含所述活性材料。4.根據權利要求2或3所述的電池，其中所述活性材料與由Li1+xAlxGe2_x(PO4)3代表的固體電解質材料接觸，其中X等于或大于O、并且等于或小于2，和 其中包含所述活性材料的所述正電極活性材料層(I)或所述負電極活性材料層(2)由燒結體構成。5.根據權利要求3或4所述的電池，其中所述正電極活性材料層(I)包含橄欖石型正電極活性材料， 其中所述正電極活性材料層⑴、所述電解質層⑶和所述負電極活性材料層⑵包含由Li1+xAlxGe2_x(P04)3代表的固體電解質材料，其中X等于或大于O、并且等于或小于2，和其中所述正電極活性材料層(I)、所述電解質層(3)和所述負電極活性材料層(2) —體化為燒結體。6.—種電池,包括: 包含正電極活性材料的正電極活性材料層(I)， 包含負電極活性材料的負電極活性材料層(2)，和 形成在所述正電極活性材料層(I)和所述負電極活性材料層(2)之間的電解質層(3)，其中所述正電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：當寺盛健志，大木榮干，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：
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