[发明专利]钛酸锂、其制造方法、所述制造方法中所用的浆料、含有所述钛酸锂的电极活性材料和使用所述电极活性材料的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池性质（特别是速率性质）优异的钛酸锂、制造该钛酸锂的方法、该制造方法中所用的浆料、含有该钛酸锂的电极活性材料和使用该电极活性材料的锂二次电池。

背景技术

锂二次电池由于具有高的能量密度和优异的循环性质，最近已作为用于便携装置电源等的小型电池迅速推广，同时也希望将它们发展至用于电力工业、汽车等的大型电池。要求这些大型锂二次电池的电极活性材料具有长期可靠性和高的输入/输出性质，特别是对负极活性材料而言，安全性和寿命优异且速率性质也优异的钛酸锂是有前途的。

作为钛酸锂，例如，被造粒成球形次级粒子以改进填充性质和电池性质的钛酸锂是已知的（专利文献1和2）。为了改进钛酸锂次级粒子的放电容量，已知下述方法：通过将包含分散在其中的锂化合物的溶液预热至50℃或更高、并加入结晶氧化钛和钛化合物、以由此制备浆料来制造钛酸锂的方法，和通过混合钛酸锂、粘合剂和导电材料来制造电极的方法（专利文献3）；和通过CVD法对钛酸锂次级粒子的表面、或其内部含有导电材料的钛酸锂次级粒子的表面施以碳气相沉积以改进循环性质的方法（专利文献4）。

引文列表

专利文献

专利文献1：JP-2001-192208A

专利文献2：JP-2002-211925A

专利文献3：JP-2005-239460A

专利文献4：JP-2005-158721A

发明概述

技术问题

考虑到用于HEV汽车和储能的锂二次电池，需要在短时间内输出大电流，因此，在大电流放电时的放电容量是一个问题。为此，要求专利文献1至4的技术在速率性质方面进一步改进。例如，在专利文献4的技术中，沉积的大部分碳蒸气存在于表面上和次级粒子表面附近的钛酸锂次级粒子内部，并且不存在于次级粒子的核心部分中，即使在次级粒子内含有导电材料，该导电材料也没有均匀分散，因此不能获得所需的速率性质。

问题解决方案

由于对通过改进活性材料本身来改进速率性质的方法的深入研究，本发明人已经发现含碳的钛酸锂，其中在使用该钛酸锂作为使用金属锂作为负极的锂二次电池的正极活性材料的情况下，相对于0.25C放电速率下的放电容量，该钛酸锂表现出75％或更高的在30C放电速率下的放电容量。

本发明人还发现，通过干燥至少包含锂化合物、钛化合物、表面活性剂和碳材料的浆料和然后在惰性气氛中烧制，可以获得速率性质优异的钛酸锂。

本发明人进一步发现，使用分光比色计在SCE（排除镜面反射光）条件下测量，含有锂化合物、钛化合物、表面活性剂和碳材料的浆料的L值为80或更低，该浆料具有良好的分散状态并适用于制造钛酸锂。

本发明人进一步发现，包含钛酸锂的电极活性材料是优异的电池材料。

本发明人再进一步发现，在正极或负极中使用该电极活性材料的锂二次电池具有优异的速率性质。

发明的有利效果

使用本发明的钛酸锂作为电极活性材料提供了具有优异速率性质的锂二次电池。

附图简述

[图1]图1是显示在各放电速率下的容量保持率的图。

实施方案描述

本发明的钛酸锂包含碳，并可用于锂二次电池的电极材料。具体而言，在本发明的含碳的钛酸锂用作使用金属锂作为负极的锂二次电池中的正极活性材料的情况下，该钛酸锂在30C放电速率下的放电容量为在0.25C放电速率下放电容量的75％或更高。如下述实施例3和4中那样，在30C下的放电容量优选为在0.25C下的放电容量的80％或更高。各放电容量可以通过使用由与下述实施例4至6中相同的程序制成的用于评测的纽扣电池、并使测量环境的温度保持在25℃和将电压设置在1至3V的范围内来测量。

该钛酸锂优选由通过初级粒子聚集而成的次级粒子构成，且90％或更多的粒子优选是次级粒子。这种钛酸锂的实例包括其中大部分、优选90％或更多的初级粒子如组成式Li_xTi_yO₄所示的钛酸锂。该通式中x和y的值就x/y而言优选为0.5至2，且该钛酸锂尤其优选为组成式Li_4/3Ti_5/3O₄(Li₄Ti₅O₁₂)所示的尖晶石类型。