(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024105506
(43)【公開日】2024-08-06
(54)【発明の名称】負極片、電気化学装置及び電子装置
(51)【国際特許分類】
H01M 4/133 20100101AFI20240730BHJP
H01M 4/36 20060101ALI20240730BHJP
H01M 4/587 20100101ALI20240730BHJP
H01M 4/485 20100101ALI20240730BHJP
H01M 4/131 20100101ALI20240730BHJP
【ＦＩ】
H01M4/133
H01M4/36 E
H01M4/587
H01M4/485
H01M4/131
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
【公開請求】
(21)【出願番号】P 2024077678
(22)【出願日】2024-05-13
(31)【優先権主張番号】202310597048.4
(32)【優先日】2023-05-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】513054978
【氏名又は名称】寧徳新能源科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｎｉｎｇｄｅ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１ Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ， Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ， Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ， Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ３５２１００， Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100177426
【弁理士】
【氏名又は名称】粟野 晴夫
(72)【発明者】
【氏名】岳 影影
(72)【発明者】
【氏名】黄 友敬
(72)【発明者】
【氏名】魏 紅梅
(72)【発明者】
【氏名】張 楠
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電気化学装置の総合的な特性を改善するための負極片を提供する。
【解決手段】負極片は負極集電体と負極集電体の少なくとも１つの表面に設けられる負極活物質層とを含み、負極活物質層は負極活物質を含み、負極活物質は黒鉛とニオブ複合金属酸化物とを含み、ニオブ複合金属酸化物は分子式がＴｘＮｂｙＭｚＯａである化合物のうちの少なくとも１種を含み、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比は（５～５０）：（５０～９５）である。本発明に係る負極片を採用する電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【選択図】図１
【解決手段】負極片は負極集電体と負極集電体の少なくとも１つの表面に設けられる負極活物質層とを含み、負極活物質層は負極活物質を含み、負極活物質は黒鉛とニオブ複合金属酸化物とを含み、ニオブ複合金属酸化物は分子式がＴｘＮｂｙＭｚＯａである化合物のうちの少なくとも１種を含み、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比は（５～５０）：（５０～９５）である。本発明に係る負極片を採用する電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
負極片であって、
負極集電体と前記負極集電体の少なくとも１つの表面に設けられる負極活物質層とを含み、
前記負極活物質層は負極活物質を含み、
前記負極活物質は黒鉛とニオブ複合金属酸化物とを含み、
前記ニオブ複合金属酸化物は分子式がＴｘＮｂｙＭｚＯａである化合物のうちの少なくとも１種を含み、
Ｔは、Ｋ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｇａ、Ｐ、Ｔｃ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｙ、Ｉｎ、Ｈｆ、及びＴｉのうちの少なくとも１種を含み、
Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｖ、及びＭｇのうちの少なくとも１種を含み、且つ、
ＴとＭとは異なり、
ａ、ｘ、ｙ、ｚは、０≦ｘ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．６、１≦ａ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）＜５、０≦ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．５を満たし、
前記黒鉛の質量に対する前記ニオブ複合金属酸化物の質量の比は（５～５０）：（５０～９５）である、
負極片。
負極集電体と前記負極集電体の少なくとも１つの表面に設けられる負極活物質層とを含み、
前記負極活物質層は負極活物質を含み、
前記負極活物質は黒鉛とニオブ複合金属酸化物とを含み、
前記ニオブ複合金属酸化物は分子式がＴｘＮｂｙＭｚＯａである化合物のうちの少なくとも１種を含み、
Ｔは、Ｋ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｇａ、Ｐ、Ｔｃ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｙ、Ｉｎ、Ｈｆ、及びＴｉのうちの少なくとも１種を含み、
Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｖ、及びＭｇのうちの少なくとも１種を含み、且つ、
ＴとＭとは異なり、
ａ、ｘ、ｙ、ｚは、０≦ｘ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．６、１≦ａ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）＜５、０≦ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．５を満たし、
前記黒鉛の質量に対する前記ニオブ複合金属酸化物の質量の比は（５～５０）：（５０～９５）である、
負極片。
【請求項2】
前記ニオブ複合金属酸化物の構造はワズリー・ロス断面構造及びタングステンブロンズ構造のうちの少なくとも１種である、
請求項１に記載の負極片。
請求項１に記載の負極片。
【請求項3】
前記ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１は２μｍ～１０μｍであり、前記黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２は１０μｍ～２３μｍである、
請求項１に記載の負極片。
請求項１に記載の負極片。
【請求項4】
前記ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１と前記ニオブ複合金属酸化物の個数粒子径ＤＮ１０とは、３≦Ｄｖ５０－１／ＤＮ１０≦２６を満たす、
請求項３に記載の負極片。
請求項３に記載の負極片。
【請求項5】
前記ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１と前記黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２とは、Ｄｖ５０－２／Ｄｖ５０－１≧２を満たす、
請求項３に記載の負極片。
請求項３に記載の負極片。
【請求項6】
前記ニオブ複合金属酸化物の比表面積ＢＥＴ１は０．１ｍ２／ｇ～２．０ｍ２／ｇであり、前記黒鉛の比表面積ＢＥＴ２は０．５ｍ２／ｇ～１０ｍ２／ｇである、
請求項１に記載の負極片。
請求項１に記載の負極片。
【請求項7】
前記負極片の圧縮密度は１．６ｇ／ｃｍ３～３．６ｇ／ｃｍ３である、
請求項１に記載の負極片。
請求項１に記載の負極片。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の負極片を含む、
電気化学装置。
電気化学装置。
【請求項9】
請求項８に記載の電気化学装置を含む、
電子装置。
電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気化学技術分野に関し、特に負極片、電気化学装置及び電子装置に関する。
【背景技術】
【0002】
リチウムイオン電池は、その高い比エネルギー及び電力密度、長いサイクル寿命、環境にやさしい等の特性で、家庭用電気製品、電気自動車及びエネルギー貯蔵等の分野において幅広く適用されている。新エネルギー自動車の動力源としてのリチウムイオン電池は実用においていくつかの問題がある。例えば、低温条件でエネルギー密度が大幅に低下し、サイクル寿命もそれに応じて影響される、また、高温で貯蔵特性が劣り、リチウムイオン電池の幅広い適用は大幅に限られる。このため、リチウムイオン電池の総合的な特性を如何に改善するかは、当業者の早急な解決を要する技術的課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の実施例は、電気化学装置の総合的な特性を改善するために、負極片、電気化学装置及び電子装置を提供することを目的とする。
【0004】
なお、本発明の発明の概要において、リチウムイオン電池を電気化学装置の例として本発明を説明するが、本発明の電気化学装置はリチウムイオン電池に制限されない。具体的な技術案は以下の通りである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第１の態様は、負極片を提供し、負極片は、負極集電体と負極集電体の少なくとも１つの表面に設けられる負極活物質層とを含み、負極活物質層は負極活物質を含み、負極活物質は黒鉛とニオブ複合金属酸化物とを含み、ニオブ複合金属酸化物は分子式がＴｘＮｂｙＭｚＯａである化合物のうちの少なくとも１種を含み、Ｔは、Ｋ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｇａ、Ｐ、Ｔｃ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｙ、Ｉｎ、及びＴｉのうちの少なくとも１種を含み、Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｖ、及びＭｇのうちの少なくとも１種を含み、且つ、ＴとＭとは異なり、ａ、ｘ、ｙ、ｚは、０≦ｘ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．６、１≦ａ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）＜５、０≦ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．５を満たし、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比は（５～５０）：（５０～９５）である。本発明の負極活物質は、ニオブ複合金属酸化物と黒鉛とを混合し、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比を本発明の範囲内に調整することにより、ニオブ複合金属酸化物の電子導電性が劣る問題を解決することができ、また、ニオブ複合金属酸化物が低温条件で正常なＬｉ＋の脱離が可能であり、即ち正常な充放電が可能であるため、電気化学装置の充放電の過程において、電気化学装置系全体は熱が発生し、発生した熱は電気化学装置全体の内部温度を上昇させ、このように、温度の上昇に伴って黒鉛の動的特性が向上することで、黒鉛の低温特性を向上させる。本発明の負極活物質を含む負極片を電気化学装置に適用して、電気化学装置は良好な低温特性を備え、且つ電気化学装置は高いエネルギー密度及び良好な貯蔵特性を備える。これにより、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【0006】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の構造はワズリー・ロス断面構造及びタングステンブロンズ構造のうちの少なくとも１種である。ニオブ複合金属酸化物の構造は上記構造であると、Ｌｉ＋の拡散に寄与し、且つニオブ複合金属酸化物は、構造安定性がよく、サイクル特性がよく、貯蔵特性がよい。これにより、電気化学装置の総合的な特性の改善に寄与する。
【0007】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１は２μｍ～１０μｍであり、黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２は１０μｍ～２３μｍである。ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１及び黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２を上記範囲内に調整することで、大きい粒子と小さい粒子を組み合わせて圧縮密度を向上させる目的を達成することができ、電気化学装置が良好な低温特性及び貯蔵特性を備えながら、電気化学装置のエネルギー密度の向上に寄与する。
【0008】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１とニオブ複合金属酸化物の個数粒子径ＤＮ１０とは、３≦Ｄｖ５０－１／ＤＮ１０≦２６を満たす。Ｄｖ５０－１／ＤＮ１０を上記範囲内に調整することで、小さい粒子の減少、ニオブ複合金属酸化物の比表面積の低下が達成し、高温貯蔵での副反応によるガス発生を減らす目的が達成可能である。
【0009】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１と黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２とは、Ｄｖ５０－２／Ｄｖ５０－１≧２を満たす。Ｄｖ５０－２／Ｄｖ５０－１を上記範囲内に調整することで、ニオブ複合金属酸化物の粒子を黒鉛の隙間に充填させる目的を達成することができ、さらに負極片の圧縮密度を向上させ、電気化学装置のエネルギー密度を向上させる。
【0010】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の比表面積ＢＥＴ１は０．１ｍ２／ｇ～２．０ｍ２／ｇであり、黒鉛の比表面積ＢＥＴ２は０．５ｍ２／ｇ～１０ｍ２／ｇである。ニオブ複合金属酸化物の比表面積ＢＥＴ１と黒鉛の比表面積ＢＥＴ２とを上記範囲内に調整することで、負極活物質と電解液との副反応を減少することができ、高温貯蔵でのガス発生の低下に寄与する。
【0011】
本発明のいくつかの実施形態において、負極片の圧縮密度は１．６ｇ／ｃｍ３～３．６ｇ／ｃｍ３である。ニオブ複合金属酸化物の圧縮密度と黒鉛の圧縮密度とを上記範囲内に調整することで、電気化学装置の総合的な特性の向上に寄与する。
【0012】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に提供される負極片を含む、電気化学装置を提供する。このため、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【0013】
本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様に提供される電気化学装置を含む、電子装置を提供する。
【0014】
本発明の実施例の有益な効果：
本発明の実施例は、負極片、電気化学装置及び電子装置を提供する。負極片は負極集電体と負極集電体の少なくとも１つの表面に設けられる負極活物質層とを含み、負極活物質層は負極活物質を含み、負極活物質は黒鉛とニオブ複合金属酸化物とを含み、ニオブ複合金属酸化物は分子式がＴｘＮｂｙＭｚＯａである化合物のうちの少なくとも１種を含み、Ｔは、Ｋ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｇａ、Ｐ、Ｔｃ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｙ、Ｉｎ、及びＴｉのうちの少なくとも１種を含み、Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｖ、及びＭｇのうちの少なくとも１種を含み、且つ、ＴとＭとは異なり、ａ、ｘ、ｙ、ｚは、０≦ｘ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．６、１≦ａ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）＜５、０≦ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．５であり、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比は（５～５０）：（５０～９５）である。本発明の負極活物質は、ニオブ複合金属酸化物と黒鉛とを混合し、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比を本発明の範囲内に調整することにより、ニオブ複合金属酸化物の電子導電性が劣る問題を解決することができ、また、ニオブ複合金属酸化物が低温条件で正常なＬｉ＋の脱離が可能であり、即ち正常な充放電が可能であるため、電気化学装置の充放電の過程において、電気化学装置系全体は熱が発生し、発生した熱は電気化学装置全体の内部温度を上昇させ、このように、温度の上昇に伴って黒鉛の動的特性が向上することで、黒鉛の低温特性を向上させる。本発明の負極活物質を含む負極片を電気化学装置に適用して、電気化学装置は良好な低温特性を備え、且つ電気化学装置は高いエネルギー密度及び良好な貯蔵特性を備える。これにより、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
本発明の実施例は、負極片、電気化学装置及び電子装置を提供する。負極片は負極集電体と負極集電体の少なくとも１つの表面に設けられる負極活物質層とを含み、負極活物質層は負極活物質を含み、負極活物質は黒鉛とニオブ複合金属酸化物とを含み、ニオブ複合金属酸化物は分子式がＴｘＮｂｙＭｚＯａである化合物のうちの少なくとも１種を含み、Ｔは、Ｋ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｇａ、Ｐ、Ｔｃ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｙ、Ｉｎ、及びＴｉのうちの少なくとも１種を含み、Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｖ、及びＭｇのうちの少なくとも１種を含み、且つ、ＴとＭとは異なり、ａ、ｘ、ｙ、ｚは、０≦ｘ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．６、１≦ａ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）＜５、０≦ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．５であり、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比は（５～５０）：（５０～９５）である。本発明の負極活物質は、ニオブ複合金属酸化物と黒鉛とを混合し、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比を本発明の範囲内に調整することにより、ニオブ複合金属酸化物の電子導電性が劣る問題を解決することができ、また、ニオブ複合金属酸化物が低温条件で正常なＬｉ＋の脱離が可能であり、即ち正常な充放電が可能であるため、電気化学装置の充放電の過程において、電気化学装置系全体は熱が発生し、発生した熱は電気化学装置全体の内部温度を上昇させ、このように、温度の上昇に伴って黒鉛の動的特性が向上することで、黒鉛の低温特性を向上させる。本発明の負極活物質を含む負極片を電気化学装置に適用して、電気化学装置は良好な低温特性を備え、且つ電気化学装置は高いエネルギー密度及び良好な貯蔵特性を備える。これにより、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【0015】
勿論、本発明のいずれかの製品や方法を実施する場合、必ずしも上記のすべての利点を同時に達成する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【0016】
本出願の実施例及び従来技術の技術案をより明確に説明するために、以下の実施例及び従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明するが、無論、以下に説明される図面は単に本発明の実施例の一部であり、当業者であれば、これらの図面に基づいて他の実施例が得られることができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術案を明確に詳しく説明する。無論、説明される実施例は単に本発明の実施例の一部であり、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づいて、当業者が本発明に基づいて得られる全ての他の実施例は何れも本発明の保護範囲に該当する。
【0018】
なお、本発明の具体的な実施形態において、リチウムイオン電池を電気化学装置の例として本発明を説明するが、本発明の電気化学装置はリチウムイオン電池に制限されない。具体的な技術案は以下の通りである。
【0019】
本発明の第１の態様は、負極片を提供し、負極片は、負極集電体と負極集電体の少なくとも１つの表面に設けられる負極活物質層とを含み、負極活物質層は負極活物質を含み、負極活物質は黒鉛とニオブ複合金属酸化物とを含み、ニオブ複合金属酸化物は分子式がＴｘＮｂｙＭｚＯａである化合物のうちの少なくとも１種を含む。ここで、Ｔは、Ｋ、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｇａ、Ｐ、Ｔｃ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｙ、Ｉｎ、Ｈｆ、及びＴｉのうちの少なくとも１種を含み、Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｖ、及びＭｇのうちの少なくとも１種を含み、且つ、ＴとＭとは異なり、ａ、ｘ、ｙ、ｚは、０≦ｘ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．６、１≦ａ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）＜５、０≦ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．５を満たす。黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比は（５～５０）：（５０～９５）である。例えば、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比は５：９５、１０：９０、１５：８５、２０：８０、２５：７５、３０：７０、３５：６５、４０：６０、４５：５５、５０：５０又は上記いずれか２つの比の間の範囲におけるいずれかの比である。
【0020】
ニオブ複合金属酸化物は、ニオブの酸化物をもとに、他の金属酸化物と共に融解し、純粋相Ｍ－Ｎｂ－Ｏ化合物を形成してなるものであり、高い理論容量（３４０ｍＡｈ／ｇ～４１６ｍＡｈ／ｇ）を備える。そして、ニオブ複合金属酸化物はリチウムイオン（Ｌｉ＋）の拡散に寄与し、Ｌｉ＋拡散係数は通常の負極活物質であるチタン酸リチウム（ＬＴＯ）より２～３桁高いため、ニオブ複合金属酸化物は良好なレート特性を備える。ニオブ複合金属酸化物の作動温度は－４０℃～６０℃であり、温度がニオブ複合金属酸化物に対する動的特性の影響が小さく、低温条件でも正常な充放電を行うことができる。電気化学装置の充放電過程において、ニオブ複合金属酸化物の単位格子の体積変化は≦１０％である。このため、ニオブ複合金属酸化物は、構造安定性がよく、サイクル特性がよく、貯蔵特性がよい。しかし、一般に、ニオブ複合金属酸化物には電子導電性が劣る問題がある。負極活物質である黒鉛は電子導電性がよいが、動的特性が温度に大きく影響され、低温条件で反応活性が低下し、激しく分極することにより、負極片の表面に大量の金属リチウムが堆積し、電気化学装置の低温特性に大きく影響する。低温でＬｉ＋の黒鉛での固相拡散係数が小さくなることは、電気化学装置の容量特性が劣る主な律速段階である。電気化学装置が低温で充電されると、小さい拡散係数は、Ｌｉ＋の黒鉛での拡散過程を阻害することで、黒鉛粒子の表面に「リチウム堆積」を生じやすく、電気化学装置に恒久的なダメージを与える。
【0021】
電気化学装置のエネルギー密度と負極活物質のグラムあたりの容量とは正の相関があり、グラムあたりの容量が高いほど、エネルギー密度が高い。しかし、電気化学装置のエネルギー密度と負極活物質の電圧プラットフォームとは負の相関があり、電圧プラットフォームが高いほど、電気化学装置のエネルギー密度が低い。ニオブ複合金属酸化物は黒鉛に比べ、リチウムを吸蔵する電圧プラットフォームが高いため、エネルギー密度の観点から、黒鉛に対するニオブ複合金属酸化物の割合を制御する必要がある。黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比が５：９５より小さいと、負極活物質に占めるニオブ複合金属酸化物の含有量割合が小さすぎ、電気化学装置の低温特性に対する改善が明らかでない。黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比が５０：５０より大きいと、負極活物質に占めるニオブ複合金属酸化物の含有量割合が大きすぎ、電気化学装置のエネルギー密度に影響する。第一に、ニオブ複合金属酸化物は黒鉛に比べて、グラムあたりの容量が低く、第二に、ニオブ複合金属酸化物は黒鉛に比べて、リチウムを吸蔵する電圧プラットフォームが高いため、電気化学装置のエネルギー密度に影響する。そのため、ニオブ複合金属酸化物と黒鉛との適切な割合を考慮する必要がある。本発明の負極活物質は、ニオブ複合金属酸化物と黒鉛とを混合し、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比を本発明の範囲内に調整することにより、ニオブ複合金属酸化物の電子導電性が劣る問題を解決することができ、また、ニオブ複合金属酸化物が低温条件で正常なＬｉ＋の脱離が可能であり、即ち正常な充放電が可能であるため、電気化学装置の充放電の過程において、電気化学装置系全体は熱が発生し、発生した熱は電気化学装置全体の内部温度を上昇させ、このように、温度の上昇に伴って黒鉛の動的特性が向上することで、黒鉛の低温特性を向上させる。本発明の負極活物質を含む負極片を電気化学装置に適用して、電気化学装置は良好な低温特性を備え、且つ電気化学装置は高いエネルギー密度及び良好な貯蔵特性を備える。これにより、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【0022】
本発明において、低温とは、－１０℃であり、または－１０℃未満の温度である。
【0023】
上記「負極集電体の少なくとも１つの表面に設けられる負極活物質層」とは、負極集電体の一つの表面に設けられる負極活物質層、または負極集電体の二つの表面に設けられる負極活物質層を指す。ここで、「表面」は負極集電体の一部の表面又は全部の表面であってよい。
【0024】
さらに、ニオブ複合金属酸化物ＴｘＮｂｙＭｚＯａはＮｂ１６Ｗ５Ｏ５５、Ｎｂ１８Ｗ１６Ｏ９３、ＴｉＮｂ２Ｏ７、Ｎｂ１６Ｗ５Ｏ９３、Ｃｒ０．５Ｎｂ２４．５Ｏ６２、Ｔｉ２Ｎｂ１４Ｏ３９、ＴｉＮｂ２４Ｏ６２、ＴｉＮｂ６Ｏ１７、Ｎｉ２Ｎｂ３４Ｏ８７、Ｃｕ２Ｎｂ３４Ｏ８７、Ｃｒ０．５Ｎｂ２４．５Ｏ６２、Ｖ３Ｎｂ１７Ｏ５０、Ｚｎ２Ｎｂ３４Ｏ８７、Ａｌ０．５Ｎｂ２４．５Ｏ６２、ＭｏＮｂ１２Ｏ３３、ＺｒＮｂ２４Ｏ６２、ＡｌＮｂ１１Ｏ２９、Ｍｇ２Ｎｂ３４Ｏ８７、ＧａＮｂ１１Ｏ２９、Ｍｏ３Ｎｂ１４Ｏ４４、ＣｒＮｂ１１Ｏ２９、ＨｆＮｂ２４Ｏ６２、ＦｅＮｂ１１Ｏ２８、ＧａＮｂ４９Ｏ１２４、ＮａＮｂ１３Ｏ３３、Ｎｉ２Ｎｂ３４Ｏ８７、ＴｉＮｂ６Ｏ１７、ＷＮｂ１２Ｏ３３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ３ＮｂＯ４、ＴｉＣｒ０．５Ｎｂ１０．５Ｏ２、ＶＮｂ９Ｏ２５、ＫＮｂ５Ｏ１３、Ｋ６Ｎｂ１０．８Ｏ３０、ＰＮｂ９Ｏ２５、Ｎｂ１８Ｗ８Ｏ６９、Ｔｉ２Ｎｂ１０Ｏ２９、Ｃｒ０．２Ｆｅ０．８Ｎｂ１１Ｏ２９、Ｆｅ０．８Ｍｎ０．２Ｎｂ１１Ｏ２９、Ｆｅ０．８Ｖ０．２Ｎｂ１１Ｏ２９またはＣｕ０．０２Ｔｉ０．９４Ｎｂ２．０４Ｏ７のうちの少なくとも１種を含む。
【0025】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の構造はワズリー・ロス（Ｗａｄｓｌｅｙ－Ｒｏｔｈ）断面構造又はタングステンブロンズ構造のうちの少なくとも１種である。ニオブ複合金属酸化物の構造は上記構造であると、Ｌｉ＋の拡散に寄与し、且つニオブ複合金属酸化物は構造安定性がよく、サイクル特性がよく、貯蔵特性がよい。これにより、電気化学装置の総合的な特性の改善に寄与する。
【0026】
本発明はニオブ複合金属酸化物構造の制御方法に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、ニオブ複合金属酸化物の調製過程における焼成温度、焼成時間、原材料種類及び異なる原材料の配合比を制御することで実現してもよい。
【0027】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１は２μｍ～１０μｍであり、黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２は１０μｍ～２３μｍである。例えば、Ｄｖ５０－１は２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍ、１０μｍ又は上記いずれかの２つの数値間の範囲におけるいずれかの数値である。Ｄｖ５０－２は１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１６μｍ、１７μｍ、１８μｍ、１９μｍ、２０μｍ、２１μｍ、２２μｍ、２３μｍ又は上記いずれかの２つの数値間の範囲におけるいずれかの数値である。黒鉛がニオブ複合金属酸化物の電子導電性を改善する効果を向上させるために、ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１と黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２とを上記範囲内に調整することで、ニオブ複合金属酸化物と黒鉛とは好適な接触面積を備え、ニオブ複合金属酸化物に良好な電子導電性を実現させることに寄与する。大きい粒子と小さい粒子を組み合わせて圧縮密度を向上させる目的も達成可能であり、電気化学装置が良好な低温特性及び貯蔵特性を備えながら、電気化学装置のエネルギー密度の向上に寄与する。これにより、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【0028】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１とニオブ複合金属酸化物の個数粒子径ＤＮ１０とは、３≦Ｄｖ５０－１／ＤＮ１０≦２６を満たす。例えば、Ｄｖ５０－１／ＤＮ１０の値は３、５、８、１１、１４、１７、２０、２３、２６又は上記いずれかの２つの数値間の範囲におけるいずれかの数値である。ニオブ複合金属酸化物粒子の粒子径が小さいほど、比表面積が大きく、電解液との副反応が多い。ニオブ複合金属酸化物粒子のサイズの均一性がよいほど、大きい粒子と大きい粒子との間に充填される小さい粒子の数が減り、ニオブ複合金属酸化物の圧縮密度の向上に不利である。Ｄｖ５０－１／ＤＮ１０を上記範囲内に調整し、ニオブ複合金属酸化物における粒径が小さい粒子の数及びニオブ複合金属酸化物粒子のサイズの均一性は好適な範囲内にあることで、ニオブ複合金属酸化物と電解液との反応の減少に寄与し、ニオブ複合金属酸化物の圧縮密度の向上にも寄与する。このように、電気化学装置の低温特性、エネルギー密度及び貯蔵特性の向上に寄与する。これにより、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【0029】
本発明は、ニオブ複合金属酸化物の個数粒子径ＤＮ１０に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、ニオブ複合金属酸化物の個数粒子径ＤＮ１０は０．１μｍ～２μｍである。
【0030】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１と黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２とは、Ｄｖ５０－２／Ｄｖ５０－１≧２を満たす。いくつかの実施形態において、２≦Ｄｖ５０－２／Ｄｖ５０－１≦７である。例えば、Ｄｖ５０－２／Ｄｖ５０－１の値は２、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１１．５又は上記いずれかの２つの数値間の範囲におけるいずれかの数値である。Ｄｖ５０－２／Ｄｖ５０－１を上記範囲内に調整することで、ニオブ複合金属酸化物及び黒鉛はより緻密な堆積が実現可能であり、負極片の圧縮密度の向上に寄与する。これにより、電気化学装置の低温特性、エネルギー密度及び貯蔵特性が向上する。これにより、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【0031】
本発明において、Ｄｖ５０－１とは、粉体の中央粒子径を表し、総体積の５０％を占めるニオブ複合金属酸化物粒子の直径がこの値より大きく、また、総体積の５０％を占めるニオブ複合金属酸化物粒子の直径がこの値より小さいことを指す。Ｄｖ５０－２とは、粉体の中央粒子径を表し、総体積の５０％を占める黒鉛粒子の直径がこの値より大きく、他の総体積の５０％を占める黒鉛粒子の直径がこの値より小さいことを指す。ＤＮ１０とは、総体積の１０％を占めるニオブ複合金属酸化物粒子の直径がこの値より小さいことを指す。
【0032】
本発明のいくつかの実施形態において、ニオブ複合金属酸化物の比表面積ＢＥＴ１は０．１ｍ２／ｇ～２．０ｍ２／ｇであり、黒鉛の比表面積ＢＥＴ２は０．５ｍ２／ｇ～１０ｍ２／ｇである。例えば、ニオブ複合金属酸化物の比表面積ＢＥＴ１は０．１ｍ２／ｇ、０．２ｍ２／ｇ、０．４ｍ２／ｇ、０．６ｍ２／ｇ、０．８ｍ２／ｇ、１．０ｍ２／ｇ、１．２ｍ２／ｇ、１．４ｍ２／ｇ、１．６ｍ２／ｇ、１．８ｍ２／ｇ、２．０ｍ２／ｇ又は上記いずれかの２つの数値間の範囲におけるいずれかの数値である。黒鉛の比表面積ＢＥＴ２は０．５ｍ２／ｇ、１ｍ２／ｇ、２ｍ２／ｇ、３ｍ２／ｇ、４ｍ２／ｇ、５ｍ２／ｇ、６ｍ２／ｇ、７ｍ２／ｇ、８ｍ２／ｇ、９ｍ２／ｇ、１０ｍ２／ｇ又は上記いずれかの２つの数値間の範囲におけるいずれかの数値である。ニオブ複合金属酸化物の比表面積ＢＥＴ１と黒鉛の比表面積ＢＥＴ２とを上記範囲内に調整することで、負極活物質と電解液との副反応の減少に寄与し、固体電解質界面（ＳＥＩ）膜の生成量を減らすことに寄与することで、ＳＥＩ膜がＬｉ＋の吸蔵に対する阻害を低減し、また、電気化学装置の高温貯蔵でのガス発生を減らすことに寄与することで、電気化学装置の厚さ膨張率を減らし、電気化学装置の貯蔵特性を向上させる。これにより、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【0033】
負極活物質の粒子が小さいほど、対応する比表面積が大きく、Ｌｉ＋の移動経路が短く、Ｌｉ＋の脱離に寄与し、グラムあたりの容量に寄与するが、高温貯蔵でのガス発生に影響する。それは、負極活物質の比表面積が大きいほど、負極活物質と電解液との副反応が大きいため、電気化学装置がガス発生により膨張し、その安全信頼性に寄与しないからである。
【0034】
本発明は、ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１、ニオブ複合金属酸化物の個数粒子径ＤＮ１０及びニオブ複合金属酸化物の比表面積ＢＥＴ１の制御方法に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、ニオブ複合金属酸化物の調製過程、例えば破砕とふるい分けにおけるプロセスパラメータを調整することで実現してもよい。又は、メーカから購入して実現してもよい。
【0035】
本発明は、黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２及び黒鉛の比表面積ＢＥＴ２の制御方法に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、メーカから購入して実現してもよい。
【0036】
負極片の圧縮密度と負極活物質の真密度とは正の相関があり、負極活物質の圧縮密度に決定的な影響を与える。そして、大きい粒子と小さい粒子との組み合わせも負極片の圧縮密度に影響するが、負極片の圧縮密度に対する影響は真密度による影響より小さい。
【0037】
本発明のいくつかの実施形態において、黒鉛の真密度はニオブ複合金属酸化物の真密度より低く、ニオブ複合金属酸化物の真密度ＴＤ１は４．２ｇ／ｃｍ３～５．５ｇ／ｃｍ３であり、黒鉛の真密度ＴＤ２は２．２０ｇ／ｃｍ３～２．２６ｇ／ｃｍ３である。例えば、ニオブ複合金属酸化物の真密度ＴＤ１は４．２ｇ／ｃｍ３、４．４ｇ／ｃｍ３、４．６ｇ／ｃｍ３、４．８ｇ／ｃｍ３、５．０ｇ／ｃｍ３、５．２ｇ／ｃｍ３、５．４ｇ／ｃｍ３、５．５ｇ／ｃｍ３又は上記いずれかの２つの数値間の範囲におけるいずれかの数値である。黒鉛の真密度ＴＤ２は２．２０ｇ／ｃｍ３、２．２１ｇ／ｃｍ３、２．２２ｇ／ｃｍ３、２．２３ｇ／ｃｍ３、２．２４ｇ／ｃｍ３、２．２５ｇ／ｃｍ３、２．２６ｇ／ｃｍ３又は上記いずれかの２つの数値間の範囲におけるいずれかの数値である。ニオブ複合金属酸化物の真密度ＴＤ１と黒鉛の真密度ＴＤ２とを上記範囲内に調整することで、負極片の圧縮密度の向上に寄与することで、電気化学装置のエネルギー密度を向上する。
【0038】
本発明において、真密度は、内部の孔隙または粒子間の隙間を含まない、完全に緻密な状態での黒鉛又はニオブ複合金属酸化物の体積内における固体物質の実際の体積を基準としたものである。
【0039】
本発明のいくつかの実施形態において、負極片の圧縮密度は１．６ｇ／ｃｍ３～３．６ｇ／ｃｍ３である。例えば、負極片の圧縮密度は１．６ｇ／ｃｍ３、１．８ｇ／ｃｍ３、２．０ｇ／ｃｍ３、２．２ｇ／ｃｍ３、２．４ｇ／ｃｍ３、２．６ｇ／ｃｍ３、２．８ｇ／ｃｍ３、３．０ｇ／ｃｍ３、３．２ｇ／ｃｍ３、３．４ｇ／ｃｍ３、３．６ｇ／ｃｍ３又は上記いずれかの２つの数値間の範囲におけるいずれかの数値である。負極片の圧縮密度を上記範囲内に制御し、負極片は高い圧縮密度を備えることで、高いエネルギー密度を備える。このように、電気化学装置は良好な低温特性及び貯蔵特性を備えた上で、高いエネルギー密度を備える。これにより、電気化学装置は、良好な総合的な特性を備える。
【0040】
本発明は、負極片の圧縮密度の制御方法に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、負極片の冷間プレス過程での圧力を制御すること、負極活物質の種類又は平均粒子径を調節すること等の方式により実現してもよい。本発明は上記圧力の大きさに対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、圧力は４０ｔ～８０ｔである。
【0041】
本発明は、黒鉛の種類に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、黒鉛は人造黒鉛、及び天然黒鉛を含むが、これらに限らない。
【0042】
本発明は、ニオブ複合金属酸化物の調製方法に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、ニオブ複合金属酸化物の調製方法は、ＮｂＯ２及び他の金属酸化物を選択して、ニオブ複合金属酸化物の分子式のモル比に従って混合し、混合後に７００℃～１５００℃で２ｈ～２４ｈ焼成し、破砕、ふるい分けして、目的のニオブ複合金属酸化物を得るステップを含むが、これに限らない。本発明は上記「他の金属酸化物」の種類に対して特に制限がなく、当業者は必要に応じて選択することができ、本発明の範囲内のニオブ複合金属酸化物が得られ、本発明の目的を実現できればよい。
【0043】
本発明は、負極集電体に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、負極集電体は、銅箔、銅合金箔、ニッケル箔、ステンレス鋼箔、チタン箔、発泡ニッケル、及び発泡銅等を含んでよい。本発明において、負極集電体、負極活物質層の厚さに対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、負極集電体の厚さは６μｍ～１０μｍであり、負極活物質層の厚さは３０μｍ～１３０μｍである。
【0044】
本発明のいくつかの実施形態において、本発明の負極活物質層は負極導電剤、増粘剤、及び負極バインダーのうちの少なくとも１種をさらに含み、本発明は負極導電剤、増粘剤及び負極バインダーの種類に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。本発明は、負極活物質層における負極活物質、負極導電剤、増粘剤及び負極バインダーの質量の比に対して、特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、負極活物質層の質量における負極活物質、負極導電剤、負極バインダー及び増粘剤の質量の比は（９０～９８）：（０．５～３）：（１～４）：（０．５～３）である。
【0045】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に提供される負極片を含む、電気化学装置を提供する。そのため、電気化学装置は良好な総合的な特性を備え、例えば、良好な低温特性及び貯蔵特性、並びに高いエネルギー密度を備える。
【0046】
本発明のいくつかの実施形態において、電気化学装置は正極片をさらに含む。本発明は正極片に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、正極片は正極集電体と正極集電体少なくとも１つの表面に設けられる正極活物質層とを含む。本発明は正極集電体の種類に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、正極集電体はアルミニウム箔、及びアルミニウム合金箔等を含んでよい。本発明の正極活物質層は正極活物質を含み、本発明は正極活物質の種類に対して特に制限がなく、本発明の遷移金属元素を含み、本発明の目的を実現できればよい。例えば、正極活物質は、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１Ｏ２）、ニッケルコバルトアルミン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、リチウムリッチマンガン系材料、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム、リン酸マンガン鉄リチウム、及びチタン酸リチウム等のうちの少なくとも１種を含んでよい。本発明において、正極活物質は非金属元素をさらに含んでもよく、例えば非金属元素はフッ素、リン、ホウ素、塩素、ケイ素又は硫黄のうちの少なくとも１種を含み、これらの元素は正極活物質の安定性をさらに向上させることができる。本発明において、正極集電体及び正極活物質層の厚さに対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、正極集電体の厚さは５μｍ～２０μｍであり、好ましくは６μｍ～１８μｍである。正極活物質層の厚さは３０μｍ～１２０μｍである。任意に、正極活物質層は正極導電剤と正極バインダーとをさらに含んでよい。本発明は、正極活物質層における正極導電剤及び正極バインダーの種類に対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。本発明は、正極活物質層における正極活物質、正極導電剤、正極バインダーの質量の比に対して、特に制限がなく、当業者は必要に応じて選択してもよく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、正極活物質層における正極活物質と、正極導電剤と正極バインダーとの質量の比は（９０～９８）：（０．５～５）：（１．５～５）である。
【0047】
本発明のいくつかの実施形態において、電気化学装置はセパレータをさらに含み、セパレータは正極片と負極片との間に設けられて、正極片と負極片とを隔離して、電気化学装置内部の短絡を防止し、電解質イオンが自由に通過でき、電気化学の充放電過程のプロセスに影響しない。本発明はセパレータに対して特に制限がなく、本発明の目的を実現できればよい。例えば、セパレータの材料は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）を主とするポリオレフィン（ＰＯ）類、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜）、セルロース、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、スパンデックス、及びアラミドのうちの少なくとも１種を含んでよいが、これらに限らない。セパレータの種類は織フィルム、不織フィルム、微多孔質フィルム、複合フィルム、プレスフィルム、及び紡糸フィルムのうちの少なくとも１種を含んでよい。
【0048】
本発明のいくつかの実施形態において、電気化学装置は包装袋と電解液とをさらに含み、電解液及び電極アセンブリは包装袋に収納させ、電極アセンブリは正極片、セパレータ及び負極片を含む。本発明は包装袋及び電解液に対して特に制限がなく、本技術分野で公知の包装袋及び電解液であってよく、本発明の目的を実現できればよい。
【0049】
本発明は電気化学装置の種類に対して特に制限がなく、電気化学反応を発生させるいずれかの装置を含んでよい。例えば、電気化学装置は、リチウム金属二次電池、リチウムイオン二次電池（リチウムイオン電池）、ナトリウムイオン二次電池（ナトリウムイオン電池）、リチウムポリマー二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池（リチウムイオンポリマー電池）を含むが、これらに限らない。
【0050】
本発明の電気化学装置の調製プロセスは当業者によく知られているものであり、本発明では特に制限されず、例えば、正極片、セパレータ及び負極片を順に積層し、必要に応じてそれらを巻き取る、折るなどの操作をして、巻回構造の電極アセンブリが得られ、電極アセンブリを包装袋に入れて、電解液を包装袋に注入して封口し、電気化学装置が得られるステップ、又は、正極片、セパレータ及び負極片を順に積層してから、粘着テープで積層構造全体の四つの角を固定して、積層構造の電極アセンブリが得られ、電極アセンブリを包装袋に入れて、電解液を包装袋に注入して封口し、電気化学装置が得られるステップを含んでよいが、これらに限らない。また、電気化学装置内部の圧力の上昇、過充放電等を防止するために、必要に応じて過電流防止素子、リード板等を包装袋に入れてもよい。
【0051】
本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様に提供される電気化学装置を含む、電子装置を提供する。そのため、電子装置は、良好な使用性能を備える。
【0052】
本発明の電子装置は特に制限されなく、先行技術に用いられる公知の任意の電子装置であってよい。例えば、電子装置は、ノートパソコン、ペン入力型コンピューター、モバイルコンピューター、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯型ファクシミリ、携帯型コピー機、携帯型プリンター、ステレオヘッドセット、ビデオレコーダー、液晶テレビ、ポータブルクリーナー、携帯型ＣＤプレーヤー、ミニＣＤ、トランシーバー、電子ノートブック、電卓、メモリーカード、ポータブルテープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、オートバイ、アシスト自転車、自転車、照明器具、おもちゃ、ゲーム機、時計、電動工具、閃光灯、カメラ、大型家庭用ストレージバッテリー及びリチウムイオンコンデンサーなどを含んでよいが、これらに限定されない。
【0053】
実施例
以下、実施例と比較例を挙げて本発明の実施形態についてより詳しく説明する。各試験及び評価は以下の方法に従って行う。
以下、実施例と比較例を挙げて本発明の実施形態についてより詳しく説明する。各試験及び評価は以下の方法に従って行う。
【0054】
測定方法及び機器：
Ｄｖ５０－１、Ｄｖ５０－２及びＤＮ１０の測定：
マルバーン粒度測定装置を用いて、負極活物質における黒鉛及びニオブ複合金属酸化物に対して粒径分布を測定し、ニオブ複合金属酸化物のＤｖ５０－１及びＤＮ１０、並びに黒鉛のＤｖ５０－２が得られた。具体的な測定は中国国家標準ＧＢ／Ｔ１９０７７－２０１６『粒度分析 レーザ回折法』に従って行った。
Ｄｖ５０－１、Ｄｖ５０－２及びＤＮ１０の測定：
マルバーン粒度測定装置を用いて、負極活物質における黒鉛及びニオブ複合金属酸化物に対して粒径分布を測定し、ニオブ複合金属酸化物のＤｖ５０－１及びＤＮ１０、並びに黒鉛のＤｖ５０－２が得られた。具体的な測定は中国国家標準ＧＢ／Ｔ１９０７７－２０１６『粒度分析 レーザ回折法』に従って行った。
【0055】
比表面積ＢＥＴ１及びＢＥＴ２の測定：
比表面積分析装置（ＴｒｉｓｔａｒII３０２０Ｍ）を用いて、窒素吸着法により各実施例及び比較例の負極活物質における黒鉛及びニオブ複合金属酸化物に対して比表面積測定を行った。具体的な測定は中国国家標準ＧＢ／Ｔ １９５８７－２０１７『ガス吸着ＢＥＴ法による固体物質の比表面積の測定』に従って行った。
比表面積分析装置（ＴｒｉｓｔａｒII３０２０Ｍ）を用いて、窒素吸着法により各実施例及び比較例の負極活物質における黒鉛及びニオブ複合金属酸化物に対して比表面積測定を行った。具体的な測定は中国国家標準ＧＢ／Ｔ １９５８７－２０１７『ガス吸着ＢＥＴ法による固体物質の比表面積の測定』に従って行った。
【0056】
負極片の圧縮密度の測定：
圧縮密度＝単位面積当たりの負極活物質層の質量（ｇ／ｃｍ２）／負極活物質層の厚さ（ｃｍ）。
圧縮密度＝単位面積当たりの負極活物質層の質量（ｇ／ｃｍ２）／負極活物質層の厚さ（ｃｍ）。
【0057】
グラムあたりの容量の測定：
各実施例及び比較例における負極片を取り、Ｌｉ片と共にコイン形半電池（ｃｏｉｎ ｃｅｌｌ）として組み立ててから、５．０ｍＶまで放電したグラムあたりの容量をグラムあたりの容量とした。具体的な放電プロセスは、０．０５Ｃにて５．０ｍＶまで放電し、０．１Ｃにて３．０Ｖまで充電した。この時のコイン形半電池の容量をグラムあたりの容量として記録した。０．０５Ｃとは、０．０５倍の設計されたグラムあたりの容量での電流値であり、０．１Ｃとは、０．１倍の設計されたグラムあたりの容量での電流値である。
各実施例及び比較例における負極片を取り、Ｌｉ片と共にコイン形半電池（ｃｏｉｎ ｃｅｌｌ）として組み立ててから、５．０ｍＶまで放電したグラムあたりの容量をグラムあたりの容量とした。具体的な放電プロセスは、０．０５Ｃにて５．０ｍＶまで放電し、０．１Ｃにて３．０Ｖまで充電した。この時のコイン形半電池の容量をグラムあたりの容量として記録した。０．０５Ｃとは、０．０５倍の設計されたグラムあたりの容量での電流値であり、０．１Ｃとは、０．１倍の設計されたグラムあたりの容量での電流値である。
【0058】
低温特性の測定：
各実施例及び比較例におけるリチウムイオン電池を２５℃で０．２Ｃにて４．３Ｖまで充電し、充電容量をＣ１とし、－２０℃で１Ｃにて４．３Ｖまで充電し、充電容量をＣ２とした。容量維持率Ｒ＝Ｃ２／Ｃ１×１００％であり、Ｒで低温特性を表し、Ｒ値が大きいほど低温特性がよいことを示す。
各実施例及び比較例におけるリチウムイオン電池を２５℃で０．２Ｃにて４．３Ｖまで充電し、充電容量をＣ１とし、－２０℃で１Ｃにて４．３Ｖまで充電し、充電容量をＣ２とした。容量維持率Ｒ＝Ｃ２／Ｃ１×１００％であり、Ｒで低温特性を表し、Ｒ値が大きいほど低温特性がよいことを示す。
【0059】
貯蔵特性の測定：
各実施例及び比較例のリチウムイオン電池を８５℃で１２ｈ貯蔵し、リチウムイオン電池の貯蔵前後の厚さ変化を記録した。厚さ膨張率Ｔ＝（貯蔵後の厚さ－貯蔵前の厚さ）／貯蔵前の厚さ×１００％。Ｔで貯蔵特性を表し、Ｔ値が小さいほど貯蔵特性がよいことを表す。
各実施例及び比較例のリチウムイオン電池を８５℃で１２ｈ貯蔵し、リチウムイオン電池の貯蔵前後の厚さ変化を記録した。厚さ膨張率Ｔ＝（貯蔵後の厚さ－貯蔵前の厚さ）／貯蔵前の厚さ×１００％。Ｔで貯蔵特性を表し、Ｔ値が小さいほど貯蔵特性がよいことを表す。
【0060】
実施例１
＜負極活物質の調製＞
ニオブ複合金属酸化物の調製：固相法によりＮｂ１６Ｗ５Ｏ５５を合成した。原料はＮｂＯ２及びＷＯ２であり、両者を１６：５のモル比で均一に混合した後、１１５０℃で１０ｈ焼成して、破砕、ふるい分けして、Ｄｖ５０－１が３．８μｍであり、ＤＮ１０が０．３５μｍであり、ＢＥＴ１が１．５ｍ２／ｇであるＮｂ１６Ｗ５Ｏ５５が得られた。
＜負極活物質の調製＞
ニオブ複合金属酸化物の調製：固相法によりＮｂ１６Ｗ５Ｏ５５を合成した。原料はＮｂＯ２及びＷＯ２であり、両者を１６：５のモル比で均一に混合した後、１１５０℃で１０ｈ焼成して、破砕、ふるい分けして、Ｄｖ５０－１が３．８μｍであり、ＤＮ１０が０．３５μｍであり、ＢＥＴ１が１．５ｍ２／ｇであるＮｂ１６Ｗ５Ｏ５５が得られた。
【0061】
上記得られたニオブ複合金属酸化物Ｎｂ１６Ｗ５Ｏ５５及び人造黒鉛を質量比５：９５で混合し、負極活物質が得られた。
【0062】
そのうち、人造黒鉛の比表面積ＢＥＴ２＝０．６５ｍ２／ｇであり、体積平均粒子径Ｄｖ５０－２＝１５．９μｍであった。ニオブ複合金属酸化物の構造はワズリー・ロス断面構造であった。
【0063】
＜負極片の調製＞
上記得られた負極活物質、負極導電剤であるアセチレンブラック、負極バインダーであるスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ、重量平均分子量は１×１０５～１．１×１０５である）、増粘剤であるカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣＮａ）を質量比９５：２：２：１で混合して、溶媒として脱イオン水を入れて、ミキサーを用いて固形分含有量が７０ｗｔ％である均一系の負極スラリーになるまで撹拌した。負極スラリーを厚さが６μｍである負極集電体銅箔の一つの表面に均一に塗布し、９０℃の条件で乾燥し、片面に負極活物質層（厚さ１３０μｍ）が塗布された負極片が得られた。その後、当該銅箔のもう一つの表面に以上のステップを繰り返し、両面に負極活物質層が塗布された負極片が得られた。冷間プレス、スリット、タブ溶接を経て、サイズが７６ｍｍ×８６７ｍｍである負極片を得て、待機させた。
上記得られた負極活物質、負極導電剤であるアセチレンブラック、負極バインダーであるスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ、重量平均分子量は１×１０５～１．１×１０５である）、増粘剤であるカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣＮａ）を質量比９５：２：２：１で混合して、溶媒として脱イオン水を入れて、ミキサーを用いて固形分含有量が７０ｗｔ％である均一系の負極スラリーになるまで撹拌した。負極スラリーを厚さが６μｍである負極集電体銅箔の一つの表面に均一に塗布し、９０℃の条件で乾燥し、片面に負極活物質層（厚さ１３０μｍ）が塗布された負極片が得られた。その後、当該銅箔のもう一つの表面に以上のステップを繰り返し、両面に負極活物質層が塗布された負極片が得られた。冷間プレス、スリット、タブ溶接を経て、サイズが７６ｍｍ×８６７ｍｍである負極片を得て、待機させた。
【0064】
＜正極片の調製＞
正極活物質であるニッケルコバルトマンガン酸リチウム（分子式ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２、ＮＣＭ５２３と略記する）、正極導電剤であるアセチレンブラック、正極バインダーであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ、重量平均分子量は２×１０５～１０×１０５である）を質量比９４：３：３で混合し、溶媒としてＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を入れて、真空ミキサーを用いて固形分含有量が７５ｗｔ％である均一系の正極スラリーになるまで撹拌した。正極スラリーを厚さが６μｍである正極集電体アルミニウム箔の一つの表面に均一に塗布し、９０℃の条件で乾燥し、片面に正極活物質層が塗布された正極片が得られた。その後、当該アルミニウム箔のもう一つの表面に以上のステップを繰り返し、両面に正極活物質層が塗布された正極片が得られた。冷間プレス、スリット、タブ溶接を経て、７４ｍｍ×８５１ｍｍである正極片を得て、待機させた。
正極活物質であるニッケルコバルトマンガン酸リチウム（分子式ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２、ＮＣＭ５２３と略記する）、正極導電剤であるアセチレンブラック、正極バインダーであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ、重量平均分子量は２×１０５～１０×１０５である）を質量比９４：３：３で混合し、溶媒としてＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を入れて、真空ミキサーを用いて固形分含有量が７５ｗｔ％である均一系の正極スラリーになるまで撹拌した。正極スラリーを厚さが６μｍである正極集電体アルミニウム箔の一つの表面に均一に塗布し、９０℃の条件で乾燥し、片面に正極活物質層が塗布された正極片が得られた。その後、当該アルミニウム箔のもう一つの表面に以上のステップを繰り返し、両面に正極活物質層が塗布された正極片が得られた。冷間プレス、スリット、タブ溶接を経て、７４ｍｍ×８５１ｍｍである正極片を得て、待機させた。
【0065】
＜セパレータの調製＞
厚さが８μｍであるポリエチレン（ＰＥ）多孔質薄膜をセパレータとした。
厚さが８μｍであるポリエチレン（ＰＥ）多孔質薄膜をセパレータとした。
【0066】
＜電解液の調製＞
含水量が１０ｐｐｍより小さい環境で、リチウム塩であるヘキサフルオロリン酸リチウムと非水有機溶媒（エチレンカーボネート（ＥＣ）：プロピレンカーボネート（ＰＣ）：ポリプロピレン（ＰＰ）：ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）＝１：１：１：１、質量比）とを混合してリチウム塩の濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌである電解液とした。
含水量が１０ｐｐｍより小さい環境で、リチウム塩であるヘキサフルオロリン酸リチウムと非水有機溶媒（エチレンカーボネート（ＥＣ）：プロピレンカーボネート（ＰＣ）：ポリプロピレン（ＰＰ）：ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）＝１：１：１：１、質量比）とを混合してリチウム塩の濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌである電解液とした。
【0067】
＜リチウムイオン電池の調製＞
セパレータが正極片と負極片との間に介在して隔離の役割を果たすように、正極、セパレータ、負極を順に積層し、巻き取って電極アセンブリを得た。電極アセンブリをアルミニウムプラスチックフィルム包装袋に置き、８０℃で水分を除去した後、上記した電解液を注入して封止し、フォーメーション、脱ガス、整形等のプロセスを経て、リチウムイオン電池を得た。
セパレータが正極片と負極片との間に介在して隔離の役割を果たすように、正極、セパレータ、負極を順に積層し、巻き取って電極アセンブリを得た。電極アセンブリをアルミニウムプラスチックフィルム包装袋に置き、８０℃で水分を除去した後、上記した電解液を注入して封止し、フォーメーション、脱ガス、整形等のプロセスを経て、リチウムイオン電池を得た。
【0068】
実施例２～実施例４
表１に従って関連する調製パラメータを調整する以外は実施例１と同じであった。
表１に従って関連する調製パラメータを調整する以外は実施例１と同じであった。
【0069】
実施例５
ニオブ複合金属酸化物の調製：固相法によりＮｂ１６Ｗ５Ｏ９３を合成した。原料はＮｂＯ２及びＷＯ２であり、両者を１６：５のモル比で混合し均一にした後、１２００℃で１０ｈ焼成して、破砕、ふるい分けして、Ｄｖ５０－１が６．２μｍであり、ＤＮ１０が０．５μｍであり、ＢＥＴ１が１．２ｍ２／ｇであるＮｂ１６Ｗ５Ｏ９３が得られた。
ニオブ複合金属酸化物の調製：固相法によりＮｂ１６Ｗ５Ｏ９３を合成した。原料はＮｂＯ２及びＷＯ２であり、両者を１６：５のモル比で混合し均一にした後、１２００℃で１０ｈ焼成して、破砕、ふるい分けして、Ｄｖ５０－１が６．２μｍであり、ＤＮ１０が０．５μｍであり、ＢＥＴ１が１．２ｍ２／ｇであるＮｂ１６Ｗ５Ｏ９３が得られた。
【0070】
これ以外は実施例３と同じであった。
【0071】
実施例６
ニオブ複合金属酸化物の調製：固相法によりＴｉＮｂ２Ｏ７を合成した。原料はＮｂＯ２及びＴｉＯ２であり、両者は２：１のモル比で混合し均一にした後、１１５０℃で１０ｈ焼成して、破砕、ふるい分けして、Ｄｖ５０－１が５．８μｍであり、ＤＮ１０が０．２６μｍであり、ＢＥＴ１が１．３ｍ２／ｇであるＴｉＮｂ２Ｏ７が得られた。
ニオブ複合金属酸化物の調製：固相法によりＴｉＮｂ２Ｏ７を合成した。原料はＮｂＯ２及びＴｉＯ２であり、両者は２：１のモル比で混合し均一にした後、１１５０℃で１０ｈ焼成して、破砕、ふるい分けして、Ｄｖ５０－１が５．８μｍであり、ＤＮ１０が０．２６μｍであり、ＢＥＴ１が１．３ｍ２／ｇであるＴｉＮｂ２Ｏ７が得られた。
【0072】
これ以外は実施例３と同じであった。
【0073】
実施例７
ニオブ複合金属酸化物の調製：固相法によりＦｅ０．８Ｎｂ１１Ｍｎ０．２Ｏ２９を合成した。原料はＦｅ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５及びＭｎ２Ｏ３であり、０．８：１１：０．２のモル比で混合し均一にした後、１３０℃で４ｈ焼成して、破砕、ふるい分けして、Ｄｖ５０－１が３．４μｍであり、ＤＮ１０が０．３μｍであり、ＢＥＴ１が１．６ｍ２／ｇであるＦｅ０．８Ｎｂ１１Ｍｎ０．２Ｏ２９が得られた。
ニオブ複合金属酸化物の調製：固相法によりＦｅ０．８Ｎｂ１１Ｍｎ０．２Ｏ２９を合成した。原料はＦｅ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５及びＭｎ２Ｏ３であり、０．８：１１：０．２のモル比で混合し均一にした後、１３０℃で４ｈ焼成して、破砕、ふるい分けして、Ｄｖ５０－１が３．４μｍであり、ＤＮ１０が０．３μｍであり、ＢＥＴ１が１．６ｍ２／ｇであるＦｅ０．８Ｎｂ１１Ｍｎ０．２Ｏ２９が得られた。
【0074】
これ以外は実施例３と同じであった。
【0075】
実施例８～実施例１６
表１に従って関連する調製パラメータを調整する以外は実施例３と同じであった。
表１に従って関連する調製パラメータを調整する以外は実施例３と同じであった。
【0076】
比較例１～比較例４
表１に従って関連する調製パラメータを調整する以外は実施例１と同じであった。
表１に従って関連する調製パラメータを調整する以外は実施例１と同じであった。
【0077】
各実施例及び比較例の調製パラメータ及び特性パラメータを表１及び表２に示す。
【0078】
【表1】
【0079】
【表2】
【0080】
実施例１～実施例１６及び比較例１～比較例４から分かるように、本発明の実施例のリチウムイオン電池において、負極活物質が黒鉛とニオブ複合金属酸化物ＴｘＮｂｙＭｚＯａとを含み、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比が本発明の範囲内にあることで、本発明の実施例のリチウムイオン電池は高いグラムあたりの容量、容量維持率Ｒ、及び低い厚さ膨張率Ｔを備える。これは、本発明のリチウムイオン電池は高いエネルギー密度、良好な低温特性及び高温貯蔵特性を備えるため、リチウムイオン電池は良好な総合的な特性を備えることを示す。しかし、比較例のリチウムイオン電池において、負極活物質が、黒鉛及びニオブ複合金属酸化物ＴｘＮｂｙＭｚＯａのうちの１種を含み、又は黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比が本発明の範囲内ではないことで、比較例のリチウムイオン電池は、グラムあたりの容量、容量維持率Ｒ、及び厚さ膨張率Ｔの少なくとも１つが劣る。これは、比較例のリチウムイオン電池のエネルギー密度、低温特性、及び高温貯蔵特性のうちの少なくとも１つが劣るため、リチウムイオン電池の総合的な特性が劣ることを示す。図１は実施例２、実施例３及び実施例４のグラムあたりの容量－電圧測定図を示し、実施例２、実施例３及び実施例の負極活物質において、ニオブ複合金属酸化物の使用量は増加する傾向にある。図１から分かるように、ニオブ複合金属酸化物の使用量の増加に伴い、負極活物質の電圧プラットフォームが増加する。これはまた、リチウムイオン電池の電圧プラットフォームが低下し（リチウムイオン電池の電圧プラットフォーム＝正極電位－負極電位からである）、リチウムイオン電池のエネルギー密度が低下することを意味するが、表より分かるように、ニオブ複合金属酸化物の使用量が本発明の範囲内にあるリチウムイオン電池は、グラムあたりの容量が高い。これは、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比を本発明の範囲内に調整した負極活物質をリチウムイオン電池に適用すれば、リチウムイオン電池は高いエネルギー密度を具備できることを示す。図２は本発明の比較例１における人造黒鉛のＳＥＭ写真を示し、図３は本発明の比較例２におけるニオブ複合金属酸化物のＳＥＭ写真を示し、図２及び図３を比較して分かるように、図２における人造黒鉛の粒子径は図３におけるニオブ複合金属酸化物の粒子径より大きい。
【0081】
黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比は、通常、リチウムイオン電池のエネルギー密度、低温特性及び高温貯蔵特性に影響する。実施例１～実施例４及び比較例１～比較例４から分かるように、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比が本発明の範囲内にあるリチウムイオン電池は、高いグラムあたりの容量及び容量維持率Ｒ、並びに比較的低い厚さ膨張率Ｔを備える。これは、リチウムイオン電池が高いエネルギー密度、良好な低温特性及び高温貯蔵特性を備え、良好な総合的な特性を備えることを示す。そのうち、比較例１及び比較例３のリチウムイオン電池において、負極活物質として、それぞれ人造黒鉛、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比が２：９８である混合物が選択され、リチウムイオン電池は、高いグラムあたりの容量を備えるが、容量維持率Ｒが低く、厚さ膨張率Ｔが高い。比較例２及び比較例４のリチウムイオン電池において、負極活物質として、それぞれニオブ複合金属酸化物、黒鉛の質量に対するニオブ複合金属酸化物の質量の比が９８：２である混合物が選択され、リチウムイオン電池は、高い容量維持率Ｒ及び低い厚さ膨張率Ｔを備えるが、グラムあたりの容量が低い。当業者に公知されたように、グラムあたりの容量の増加が難しい。これにより、比較例１～比較例４のリチウムイオン電池の総合的な特性が劣る。
【0082】
ニオブ複合金属酸化物の種類は、通常、リチウムイオン電池のエネルギー密度、低温特性及び高温貯蔵特性に影響する。実施例３、実施例５～実施例７から分かるように、ニオブ複合金属酸化物の種類が本発明の範囲内から選択されたリチウムイオン電池は、高いグラムあたりの容量と容量維持率Ｒ、及び低い厚さ膨張率Ｔを備える。これは、リチウムイオン電池が高いエネルギー密度、良好な低温特性及び高温貯蔵特性を備え、良好な総合的な特性を備えることを示す。
【0083】
ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１、黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２、ニオブ複合金属酸化物の比表面積ＢＥＴ１、黒鉛の比表面積ＢＥＴ２は、通常、リチウムイオン電池のエネルギー密度、低温特性及び高温貯蔵特性に影響する。実施例３、実施例５～実施例１６から分かるように、ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１、黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２、ニオブ複合金属酸化物の比表面積ＢＥＴ１、黒鉛の比表面積ＢＥＴ２が本発明の範囲内にあるリチウムイオン電池は、高いグラムあたりの容量と容量維持率Ｒ、及び低い厚さ膨張率Ｔを備える。これは、リチウムイオン電池が高いエネルギー密度、良好な低温特性及び高温貯蔵特性を備え、良好な総合的な特性を備えることを示す。
【0084】
ニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１とニオブ複合金属酸化物の個数粒子径ＤＮ１０との比Ｄｖ５０－１／ＤＮ１０は、通常、リチウムイオン電池のエネルギー密度、低温特性及び高温貯蔵特性に影響する。実施例３、実施例５～実施例１６から分かるように、Ｄｖ５０－１／ＤＮ１０の値が本発明の範囲内にあるリチウムイオン電池は、高いグラムあたりの容量及び容量維持率Ｒを備え、低い厚さ膨張率Ｔを備える。これは、リチウムイオン電池が高いエネルギー密度、良好な低温特性及び高温貯蔵特性を備えることを示す。
【0085】
負極片の圧縮密度は、通常、リチウムイオン電池のグラムあたりの容量、低温特性及び高温貯蔵特性に影響する。実施例１～実施例１６から分かるように、圧縮密度が本発明の範囲内にある負極片を選択したリチウムイオン電池は、高いグラムあたりの容量と容量維持率Ｒ、及び低い厚さ膨張率Ｔを備える。これは、リチウムイオン電池が高いエネルギー密度、良好な低温特性及び高温貯蔵特性を備え、良好な総合的な特性を備えることを示す。
【0086】
黒鉛の体積平均粒子径Ｄｖ５０－２とニオブ複合金属酸化物の体積平均粒子径Ｄｖ５０－１との比Ｄｖ５０－２／Ｄｖ５０－１は、通常、リチウムイオン電池のグラムあたりの容量、低温特性及び高温貯蔵特性に影響する。実施例３、実施例５～実施例１１、実施例１４から分かるように、Ｄｖ５０－２／Ｄｖ５０－１の値が本発明の範囲内にあるリチウムイオン電池は、高いグラムあたりの容量及び容量維持率Ｒ、並びに低い厚さ膨張率Ｔを備える。これは、リチウムイオン電池が高いエネルギー密度、良好な低温特性及び高温貯蔵特性を備え、良好な総合的な特性を備えることを示す。
【0087】
なお、本明細書において、用語「含まれる」、「含む」または他のいずれかの変形は非排他的な「含む」を意味する。従って、一連の要素を含むプロセス、方法、物品またはデバイスは、それらの要素だけではなく、明確に挙げていない他の要素も含み、または、このようなプロセス、方法、物品或いはデバイスに固有する要素も含む。
【0088】
本明細書中の各実施例は、関連の方式で説明されており、各実施例の間に同一または類似する部分については相互参照すればよく、各実施例において重点的に説明されたのは、他の実施例と異なる箇所である。
【0089】
以上の記載は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の保護範囲を限定することを意図するものではない。本出願の主旨と原則の範囲内で行われた変更、同等の代替、改良などは、本発明の保護範囲に含まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
