钠离子电池用负极活性物质和钠离子电池的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能够实现电池安全性的提高的钠离子电池用负极活性物质。
【背景技术】
[0002] 钠离子电池是Na离子在正极和负极之间迀移的电池。由于Na与Li相比丰富地 存在，因此钠离子电池与锂离子电池相比具有易于实现低成本化这样的优点。通常，钠离子 电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层以及 形成于正极活性物质层和负极活性物质层之间的电解质层。
[0003] 钠离子电池所使用的负极活性物质的研宄正在盛行。例如，在专利文献1中，记载 了使用硬碳作为钠离子二次电池用的负极活性物质。另一方面，作为Li离子（不是Na离 子）插入脱离的活性物质，已知的有Nb的氧化物。例如，在非专利文献1中，记载了KNb5O13 插入脱离Li离子。另外，在非专利文献2中，记载了LiNb3O8插入脱离Li离子。予以说明， 在非专利文献3中，公开了KNb3O8的晶体结构，但完全没有公开用作活性物质。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :国际公报第2010/109889号
[0007] 非专利文献
[0008] 非专利文献I:YuhaoLuetal.，"BehaviorofLiGuestinKNb5013Host withOne-DimensionalTunnelsandMultipleInterstitialSites"，Chem. Mater. 2011，23, 3210-3216
[0009] 非专利文献 2 :M.AnjiReddyetal.，"LithiumInsertionintoNiobates withColumbite-TypeStructure:InterplaybetweenStructure-Compositionand CrystalliteSize"，J.Phys.Chem.C2011,115,25121-25124
[0010] 非专利文献 3:ParMadeleineGasperin，"StructureduTriniobate(V)de PotassiumKNb308,unNiobateLamellaire^1ActaCryst. (1982).B38, 2024-2026
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的课题
[0012] 例如，在使用专利文献1所记载的硬碳作为钠离子电池的负极活性物质的情况 下，存在硬碳作为活性物质的工作电位低，由此金属Na容易析出这样的问题。因此，电池的 安全性降低。
[0013] 本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供能够实现电池安全性 的提高的钠离子电池用负极活性物质。
[0014] 用于解决课题的手段
[0015] 为了完成上述课题，在本发明中，提供一种钠离子电池用负极活性物质，其特征在 于，其由属于斜方晶的MNb3O8相（M是H、Li、Na和K中的至少一种）构成。
[0016] 根据本发明，由于MNb3O8相在比较高的电位下稳定工作，因此能够实现电池安全 性的提尚。
[0017] 在上述发明中，优选上述MNb3O8相的一部分Nb被其它金属元素Me置换。
[0018] 在上述发明中，优选上述金属元素Me的价数为2价、3价或者4价。
[0019] 在上述发明中，优选上述金属元素Me为Ti，并且M(NlvJix)O8中的X满足 0. 005 彡X彡 0. 02。
[0020] 在上述发明中，优选上述M具有H、Li和Na中的至少一种。
[0021] 另外，在本发明中，提供一种钠离子电池，其是具有含有正极活性物质的正极活性 物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层以及形成于上述正极活性物质层和上述负极 活性物质层之间的电解质层的钠离子电池，其特征在于，上述负极活性物质为上述钠离子 电池用负极活性物质。
[0022] 根据本发明，通过使用上述钠离子电池用负极活性物质，能够制成安全性高的钠 离子电池。
[0023] 发明效果
[0024] 本发明的钠离子电池用负极活性物质取得了能够实现电池安全性的提高这样的 效果。
【附图说明】
[0025] 图1是表示本发明的钠离子电池的一个例子的概要截面图。
[0026] 图2是实施例1中得到的活性物质的XRD测定的结果。
[0027] 图3是表示KNb3O8相（斜方晶，空间群Amam)的晶体结构的示意图。
[0028] 图4是使用了实施例1中得到的活性物质的评价用电池（钠离子电池）的充放电 试验的结果。
[0029] 图5是使用了实施例1中得到的活性物质的评价用电池（锂离子电池）的充放电 试验的结果。
[0030] 图6是对于实施例1?7中得到的活性物质的XRD测定的结果。
[0031] 图7是使用了实施例1?7中得到的活性物质的评价用电池（钠离子电池）的充 放电效率的结果。
[0032] 图8是使用了实施例1?7中得到的活性物质的评价用电池（钠离子电池）的倍 率特性评价的结果。
[0033] 图9是实施例8中得到的活性物质的XRD测定的结果。
[0034] 图10是比较例1中得到的活性物质的XRD测定的结果。
[0035] 图11是表示LiNb3O8相（单斜晶，空间群P21/a)的晶体结构的示意图。
[0036] 图12是使用了实施例8?11和比较例1中得到的活性物质的评价用电池（钠离 子电池）的充放电试验的结果。
【具体实施方式】
[0037] 以下，对本发明的钠离子电池用负极活性物质和钠离子电池进行详细说明。
[0038] A.钠离子电池用负极活性物质
[0039] 首先，对本发明的钠离子电池用负极活性物质进行说明。本发明的钠离子电池用 负极活性物质的特征在于，其由属于斜方晶的MNb3O8相（M是H、Li、Na和K中的至少一种） 构成。
[0040] 根据本发明，由于MNb3O8相在比较高的电位下稳定工作，因此能够实现电池安全 性的提高。在后述的实施例中，确认了由KNb3O8相构成的负极活性物质的工作电位在IV(相 对于Na/Na+)附近。IV附近这样的工作电位是作为负极活性物质合适的电位，具有抑制金 属Na的析出并且能够增大电池电压这样的优点。另外，本发明的钠离子电池用负极活性物 质通常为氧化物活性物质，因此具有耐热性良好这样的优点。
[0041] 另一方面，非专利文献1所记载的1(他5013的晶体结构与本发明的MNb308相的晶体 结构差异很大。同样地，非专利文献2所记载的LiNb3O8的晶体结构也与本发明的MNb308相 的晶体结构差异很大。近年来，钠离子电池的研宄开发盛行，关于正极活性物质，提出了各 种各样的材料，但关于负极活性物质，为报告了硬碳、钛氧化物、有机材料的程度。在本发明 中，首次发现MNb3O8相这样的使用了Nb的氧化物作为钠离子电池用的负极活性物质是有用 的。
[0042] 本发明的钠离子电池用负极活性物质由属于斜方晶的MNb3O8相（M是H、Li、Na和K 中的至少一种）构成。予以说明，MNb3O8相的存在能够通过X射线衍射（XRD)测定等来确认。 在使用CuKa射线的X射线衍射测定中，MNb3O8相通常在2 0 = 8.35°、12. 99°、16. 75°、 19.50。、23.78°、26.14°、26.63°、28.48°、31.2