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JP2017059392A - 電池用活物質、非水電解質電池及び電池パック - Google Patents

電池用活物質、非水電解質電池及び電池パック Download PDF

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Abstract

【課題】優れた入出力特性を示すことができる非水電解質電池を実現することができる電池用活物質を提供すること。【解決手段】１つの実施形態によると、電池用活物質１００が提供される。この電池用活物質１００は、二次粒子を含む。二次粒子は、第１の一次粒子１０１と、第２の一次粒子１０２とを含む。第１の一次粒子１０１は、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む。第２の一次粒子１０２は、カーボンブラック、黒鉛、窒化チタン、炭化チタン、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型二酸化チタン、及びルチル型二酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種を含む。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、電池用活物質、非水電解質電池及び電池パックに関する。
リチウムイオンが負極と正極との間を移動することにより充放電が行われる非水電解質電池は、高エネルギー密度電池として、盛んに研究が進められている。
この非水電解質電池は、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。そのような中大型用途では、非水電解質電池は、寿命特性や高い安全性が要求される。さらに、非水電解質電池は、高い入出力特性も必要となる。
寿命特性や高い安全性を有する非水電解質電池の例としては、負極にチタン複合酸化物を用いた非水電解質電池が挙げられる。しかしながら、チタン複合酸化物は、それ自身の電子伝導性が低いため、高い入出力特性を得るためにはチタン複合酸化物を炭素被覆することや、リチウムイオン導電性の高い非水電解質を用いることが考えられる。
国際公開第２０１１／０７８１１２号パンフレット 国際公開第２００９／０２８５３０号パンフレット 特開２０１３−１７７３１０号公報 特表２０１４−５２４６５３号公報
優れた入出力特性を示すことができる非水電解質電池を実現することができる電池用活物質、優れた入出力特性を示すことができる非水電解質電池、及び優れた入出力特性を示すことができる電池パックを提供することを目的とする。
第１の実施形態によると、電池用活物質が提供される。この電池用活物質は、二次粒子を含む。二次粒子は、第１の一次粒子と、第２の一次粒子とを含む。第１の一次粒子は、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む。第２の一次粒子は、カーボンブラック、黒鉛、窒化チタン、炭化チタン、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型二酸化チタン、及びルチル型二酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種を含む。
第２の実施形態によると、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、負極と、正極と、非水電解質とを具備する。負極は、第１の実施形態に係る電池用活物質を含む。
第３の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第２の実施形態に係る電池用活物質を具備する。
Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14及びＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12のそれぞれの充電曲線。 第１の実施形態に係る一例の電池用活物質の概略断面図。 第２の実施形態に係る一例の非水電解質電池の概略断面図。 図３のＡ部の拡大断面図。 第２の実施形態に係る他の例の非水電解質電池の概略部分切欠き斜視図。 図５のＢ部の拡大断面図。 第３の実施形態に係る一例の電池パックの概略分解斜視図。 図７の電池パックの電気回路を示すブロック図。
以下に、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の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個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
（第１の実施形態）
第１の実施形態によると、電池用活物質が提供される。この電池用活物質は、二次粒子を含む。二次粒子は、第１の一次粒子と、第２の一次粒子とを含む。第１の一次粒子は、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む。第２の一次粒子は、カーボンブラック、黒鉛、窒化チタン、炭化チタン、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型二酸化チタン、及びルチル型二酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種を含む。
第１の一次粒子が含む斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、平均作動電位が１．２〜１．４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）であり得る。この作動電位は、チタン複合酸化物の中でも低い値である。そのため、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む第１の実施形態に係る電池用活物質は、高い電池電圧を示すことができる非水電解質電池を実現することができる。
また、第１の一次粒子が含む斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、作動電位範囲において充電状態の変化に伴う電位の変化が大きい充放電曲線を示すことができる。そのため、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、電位に基づいて、その充電状態を把握することが容易である。
しかしながら、鋭意研究の結果、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、電子伝導性が低いことが分かった。そして、この斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の一次粒子を造粒して得られた二次粒子を負極活物質として用いた非水電解質電池は、入出力特性が低いことが分かった。
発明者らは、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の一次粒子を含んだ二次粒子の導電性を高めるべく、鋭意研究に取り組んだ。その結果、第１の実施形態によれば、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の一次粒子を含んだ二次粒子の導電性を高めることができ、ひいては入出力特性に優れた非水電解質電池を実現することができることを見出した。
具体的には、第１の実施形態に係る電池用活物質が含む第２の一次粒子は、優れた導電性を示すことができる。第１の実施形態に係る電池用活物質は、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の第１の一次粒子に加えて、このような第２の一次粒子を含むことにより、優れた導電性を示すことができる。その結果、第１の実施形態に係る電池用活物質は、優れた入出力特性を示すことができる非水電解質電池を提供することができる。
一方、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の一次粒子を含んだ二次粒子の導電性を高める方策の他の例としては、この二次粒子を炭素材料などによりコーティングすることが考えられる。しかしながら、このような方策では、二次粒子内部にまでカーボンコートすることは困難である。そのため、第１の実施形態に係る電池用活物質は、このような方策により得られた二次粒子よりも優れた導電性を示すことができる。
次に、第１の実施形態に係る電池用活物質をより詳細に説明する。
第１の一次粒子に含まれる斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、例えば、一般式Ｌｉ2+vＮａ2-wＭ1xＴｉ6-y-zＮｂyＭ2zＯ14+δで表すことができる。
一般式Ｌｉ2+vＮａ2-wＭ1xＴｉ6-y-zＮｂyＭ2zＯ14+δにおいて、添字ｖは、この一般式で表すことができる斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の充放電状態に応じて、０≦ｖ≦４の範囲内の値をとることができる。
上記一般式において、添字ｗは、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物に含まれるＮａの量に対応する。斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物のリチウム吸蔵及び放出電位は、例えば、この複合酸化物におけるＮａの量により調節することができる。添字ｗは、例えば、０＜ｗ＜２の範囲内の値をとることができる。添字ｗは、０．１以上１以下の範囲内の値をとることが好ましい。
また、上記一般式において、添字ｘは、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物に含まれる金属元素Ｍ1の量に対応する。金属元素Ｍ1は、Ｃｓ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ及びＣａからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素であり得る。添字ｘは、例えば、０≦ｘ＜２の範囲内の値をとることができる。そのため、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、金属元素Ｍ1を含まなくても良い。添字ｘは、０．０５以上０．２以下の範囲内の値をとることが好ましい。
１つの態様では、金属元素Ｍ1は、Ｃｓを含む。Ｃｓを含むことにより、より優れたサイクル特性を示すことができる。他の態様では、金属元素Ｍ1は、Ｋを含む。Ｋを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。更に他の態様では、金属元素Ｍ1は、Ｓｒを含む。Ｓｒを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。更に他の態様では、金属元素Ｍ1は、Ｂａを含む。Ｂａを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。更に他の態様では、金属元素Ｍ1は、Ｃａを含む。Ｃａを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。金属元素Ｍ1は、Ｓｒ及びＢａの少なくとも１種を含むことがより好ましい。
上記一般式において、添字ｙは、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物に含まれるニオブの量に対応する。添字ｙは、例えば、０＜ｙ≦６の範囲内の値をとることができる。添字ｙは、０．１以上１以下の範囲内の値をとることが好ましい。
上記一般式において、添字ｚは、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物に含まれる金属元素Ｍ2の量に対応する。金属元素Ｍ2は、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素であり得る。添字ｚは、例えば、０≦ｚ＜３の範囲内の値をとることができる。そのため、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、金属元素Ｍ2を含まなくても良い。添字ｚは、０．１以上０．３以下の範囲内の値をとることが好ましい。
１つの態様では、金属元素Ｍ2は、Ｚｒを含む。Ｚｒを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現することができる。他の態様では、金属元素Ｍ2は、Ｓｎを含む。Ｓｎを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。更に他の態様では、金属元素Ｍ2は、Ｖを含む。Ｖは、Ｎｂと同様の物理的及び化学的性質を示すことができる。更に他の態様では、金属元素Ｍ2は、Ｔａを含む。Ｔａは、Ｎｂと同様の物理的及び化学的性質を示すことができる。更に他の態様では、金属元素Ｍ2はＭｏを含む。Ｍｏを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。更に他の態様では、金属元素Ｍ2はＷを含む。Ｗを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。更に他の態様では、金属元素Ｍ2はＦｅを含む。Ｆｅを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。更に他の態様では、金属元素Ｍ2はＣｏを含む。Ｃｏを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。更に他の態様では、金属元素Ｍ2はＭｎを含む。Ｍｎを含むことにより、より優れたサイクル特性を実現できる。更に他の態様では、金属元素Ｍ2はＡｌを含む。Ａｌを含むことにより、より優れたレート特性を実現できる。金属元素Ｍ2は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ及びＶから選択される少なくとも１種を含むことがより好ましい。
添字δは、一般式Ｌｉ2+vＮａ2-wＭ1xＴｉ6-y-zＮｂyＭ2zＯ14で表すことができる斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物からの酸素の量のずれに対応し得る。添字δが負の値をとるということは、化学量論比に対して酸素が少ないことを意味し得る。一方、添字δが正の値をとるということは、化学量論に対して酸素が多いことを意味し得る。添字δの値が−０．５≦δ≦０．５の範囲を超える複合酸化物は、レートおよびサイクル特性の両立が難しい。添字δは、−０．１≦δ≦０．１の範囲内の値をとることが好ましい。
第１の一次粒子は、１種類の斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含んでも良いし、２種類以上の斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含んでも良い。
第１の一次粒子は、平均粒径ＤAが５００ｎｍ〜５μｍの範囲内にあることが好ましい。第１の一次粒子の平均粒径ＤAが５００ｎｍ〜５μｍの範囲内にあると、電解液との副反応を防ぐことができるのに十分な比表面積を有することができる。また、第１の一次粒子は、平均粒径ＤAが５００ｎｍ〜５μｍの範囲内にあると、十分な入出力特性を得るのに十分な比表面積を有することができる。第１の一次粒子の平均粒径ＤAは５００ｎｍ〜２μｍの範囲内にあることがより好ましい。
第２の一次粒子は、カーボンブラック、黒鉛、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型二酸化チタン（ＴｉＯ2）、及びルチル型二酸化チタン（ＴｉＯ2）からなる群より選択される少なくとも１種を含む。
好ましくは、第２の一次粒子は、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2、及びルチル型ＴｉＯ2からなる群より選択される少なくとも１種を含む。スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2、及びルチル型ＴｉＯ2は、それぞれ、リチウムを吸蔵すると、結晶構造中のチタンが還元された状態になり、電子伝導性を向上させることができる材料である。
スピネル型チタン酸リチウム、すなわちスピネル型の結晶構造を有するチタン酸リチウムは、例えば、一般式Ｌｉ4+xＴｉ5Ｏ12（添字ｘは、充放電状態に応じて、０≦ｘ≦３の範囲内の値をとり得る）で表すことができる。一般式Ｌｉ4+xＴｉ5Ｏ12で表されるスピネル型チタン酸リチウムは、例えば、リチウム金属に対して１．５５Ｖ程度のリチウム吸蔵及び放出電位を示すことができる。アナターゼ型ＴｉＯ2及びルチル型ＴｉＯ2は、共に、リチウム金属に対して１．８Ｖ程度のリチウム吸蔵及び放出電位を示すことができる。
先に説明したように、第１の一次粒子に含まれる斜方晶型Na含有ニオブチタン複合酸化物は、リチウム吸蔵電位が１．２〜１．４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）であり得る。したがって、第２の一次粒子が含むことができるスピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2、及びルチル型ＴｉＯ2は、それぞれ、リチウム吸蔵電位が第１の一次粒子に含まれる斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物のそれよりも高い。
一例として斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の一例であるＬｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14、及びスピネル型チタン酸リチウムの一例であるＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12のリチウム吸蔵曲線、すなわち充電曲線を図１に示す。
図１に示すようにＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12のリチウム吸蔵電位はＬｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14よりも高い。そのため、例えば、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の一次粒子と、スピネル型チタン酸リチウムＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12の一次粒子とを含んだ二次粒子を負極に含んだ非水電解質電池において充電を行う場合、スピネル型チタン酸リチウムＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12は、より高いリチウム吸蔵電位を示すことができるので、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物よりも優先的にＬｉを吸蔵することができる。そのため、第１の一次粒子に含まれる斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物へのＬｉの吸蔵は、第２の一次粒子に含まれるスピネル型チタン酸リチウムにＬｉが吸蔵されている状態、すなわちスピネル型チタン酸リチウムが優れた導電性を示すことができる状態において起きることができる。この状態のスピネル型チタン酸リチウムを含む第２の一次粒子は、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物へのＬｉの吸蔵を容易にすることができる。
また、図１から明らかなように、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の一次粒子は、リチウムの吸蔵による電位の変化をスピネル型チタン酸リチウムのそれよりも大きくすることができる。そのため、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の一次粒子と、スピネル型チタン酸リチウムの一次粒子とを含んだ二次粒子を負極に含んだ非水電解質電池は、スピネル型チタン酸リチウムの一次粒子のみを含んだ二次粒子を負極に含んだ電池と比べて、電圧の変化による電圧検知が容易となる。
一方、放電の際には、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、より低いリチウム放出電位を示すことができるため、スピネル型チタン酸リチウムＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12よりも優先的にＬｉを放出することができる。そのため、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物が完全放電状態になるまで、スピネル型チタン酸リチウムからのＬｉの放出を抑えることができる。この間、スピネル型チタン酸リチウムを含む第２の一次粒子は、優れた導電性を維持することができるので、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物からのＬｉの放出を容易にすることができる。
アナターゼ型ＴｉＯ2及びルチル型ＴｉＯ2も、同様の理由で、第１の一次粒子に含まれる斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物へのＬｉの吸蔵、及び斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物からのＬｉの放出を容易にすることができる。
更に、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2及びルチル型ＴｉＯ2は、Ｌｉを吸蔵していない状態では、電気絶縁性を示すことができる。例えば、短絡等が起きた際、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2及びルチル型ＴｉＯ2は、速やかにＬｉを放出して、電気絶縁材となることができる。そのため、第２の一次粒子がスピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2及びルチル型ＴｉＯ2からなる少なくとも１種を含む場合、第２の一次粒子が短絡の際の放電を抑えることができ、ひいては優れた安全性を示すことができる。
第２の一次粒子は、平均粒径ＤBが２００ｎｍ〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。第２の一次粒子の平均粒径ＤBが２００ｎｍ〜１０μｍの範囲内にあると、二次粒子内部の電子伝導性をより向上させることができる。また、第２の一次粒子は、平均粒径ＤBが２００ｎｍ〜１０μｍの範囲内にあると、第１の一次粒子との二次粒子化を容易に行うことができる。第２の一次粒子の平均粒径ＤBは２００ｎｍ〜５μｍの範囲内にあることがより好ましい。
第１の一次粒子の平均粒径ＤAが第２の一次粒子の平均粒径ＤBよりも小さいと、入出力改善効果があるだけでなく、サイクル特性改善効果を更に得ることができる。これは、第１の一次粒子に含まれる斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物において充放電に伴う体積変化が起こった際、第１の一次粒子の平均粒径ＤAよりも大きな平均粒径ＤBを有する第２の一次粒子が存在することにより、二次粒子内での電子導電パスが維持されるためである。
一方、第１の一次粒子の平均粒径ＤAが第２の一次粒子の平均粒径ＤB以上であると、電子伝導性向上による入出力改善が得られるだけでなく、より高いエネルギー密度を実現することができる。
平均粒径の比ＤA／ＤBは、エネルギー密度の観点から、２．５以上であることが好ましい。また、平均粒径の比ＤA／ＤBは、１０以下であることが好ましい。平均粒径の比ＤA／ＤBは、３以上７以下の範囲内にあることがより好ましい。
平均粒径ＤA及びＤBは、それぞれ、電池の用途に応じて調整することが好ましい。
第１の一次粒子及び第２の一次粒子を含む二次粒子は、平均粒径ＤCが５μｍ以上２５μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。平均粒径ＤCが５μｍ以上２５μｍ以下の範囲内にある二次粒子を含む電池用活物質は、これを含んだ電極の作製の際、電極塗工が容易になる。また、平均粒径ＤCが５μｍ以上２５μｍ以下の範囲内にある二次粒子を含む電池用活物質は、第２の一次粒子を含むことによる効果を十分に利用でき、その結果、より優れた入出力特性を実現することができる。
二次粒子の平均粒径ＤCは、例えば、造粒方法の選択や、造粒条件を調整することによって調整することができる。
また、第１の一次粒子の質量ＷAの第２の一次粒子の質量ＷBに対する質量比ＷA／ＷBは、４≦ＷA／ＷB≦２０の範囲内にあることが好ましい。質量比ＷA／ＷBが４≦ＷA／ＷB≦２０の範囲内にあると、優れたエネルギー密度及び電子伝導性の向上の効果のより優れたバランスを達成できる。より好ましくは、質量比ＷA／ＷBは、５≦ＷA／ＷB≦９の範囲内にある。
第１の実施形態に係る電池用活物質が含む二次粒子は、例えば、第１の一次粒子と第２の一次粒子とが凝集した形態をとることができる。一次粒子が凝集した形態にある二次粒子では、複数の一次粒子が例えばバインダなどの外的凝集力により集合した状態にあり得る。すなわち、第１の実施形態に係る電池用活物質が含む二次粒子は、バインダを更に含むことができる。バインダは、二次粒子が含む粒子の間に位置することができる。
バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースや、スクロースなどの糖類が挙げられる。
二次粒子は、第１の一次粒子と第２の一次粒子の総質量ＷA＋ＷBに対して０．２質量％以上３質量％以下の量でバインダを含むことが好ましい。
バインダを用いて作製した二次粒子は、例えば、異なる化合物を含む粒子が単に混ざり合って分散している形態にある混合物とは異なる。バインダを用いて二次粒子を作製すると、熱処理により粒子同士をネッキングさせやすく、強固な二次粒子を形成させることができる。そのため、この態様の第１の実施形態に係る電池用活物質が含む二次粒子では、第１の一次粒子と第２の一次粒子と間で、これの粒子が単に混ざり合った混合物よりも多くの接点を有することができる。そのため、この態様の第１の実施形態に係る電池用活物質は、第１の一次粒子と第２の一次粒子との単なる混合物を含む電池用活物質よりも優れた入出力特性を実現することができる。
［製造方法］
第１の実施形態に係る電池用活物質は、例えば、以下の方法により製造することができる。
（第１の一次粒子の作製）
まず、以下の手順で、第１の一次粒子を作製する。第１の一次粒子は、例えば、以下の手順で準備することができる。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む第１の一次粒子は、例えば、固相法にて合成することができる。第１の複合酸化物は、その他、ゾルゲル法、水熱法など湿式の合成方法でも合成することができる。湿式合成では微粒子を得やすい。
以下、固相法による、一般式Ｌｉ2+vＮａ2-wＭ1xＴｉ6-y-zＮｂyＭ2zＯ14+δで表される斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む一次粒子の合成方法の一例を説明する。
まず、目的組成に合わせて、Ｔｉ源、Ｌｉ源、Ｎａ源、Ｎｂ源、金属元素Ｍ1源及び金属元素Ｍ2源のうち必要な原料を準備する。これらの原料は、例えば、酸化物又は化合物塩であり得る。上記の塩は、炭酸塩及び硝酸塩のような、比較的低温で分解して酸化物を生じる塩であることが好ましい。
次に、準備した原料を、適切な化学量論比で混合して、混合物を得る。例えば、組成式Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14で表される斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を合成する場合、二酸化チタンＴｉＯ2と、炭酸リチウムＬｉ2ＣＯ3と、炭酸ナトリウムＮａ2ＣＯ3と、水酸化ニオブ（Ｖ）Ｎｂ（ＯＨ）5とを、混合物におけるＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂのモル比が２：１．７：５．７：０．３となるように混合する。
原料の混合の際、原料を十分に粉砕して混合することが好ましい。十分に粉砕した原料を混合することで、原料同士が反応しやすくなり、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を合成する際に不純物の生成を抑制できる。また、Ｌｉ及びＮａは、所定量よりも多く混合してもよい。特に、Ｌｉは、熱処理中に損失することが懸念されるため、所定量より多く入れてもよい。
次に、先の混合により得られた混合物を、大気雰囲気において、８００℃以上１０００℃以下の温度で、１時間以上２４時間以下の時間に亘って熱処理を行う。８００℃以下では十分な結晶化が得られにくい。一方、１０００℃以上では、粒成長が進み過ぎ、粗大粒子となり好ましくない。同様に、熱処理時間が１時間未満であると、十分な結晶化が得られにくい。また、熱処理時間を２４時間より長くすると、粒成長が進み過ぎ、粗大粒子となり好ましくない。
８５０℃以上９５０℃以下の温度で、２時間以上５時間以下の時間に亘って、混合物の熱処理を行うことが好ましい。このような熱処理により、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を得ることができる。また、得られた斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を回収後、アニール処理を行ってもよい。
例えば、組成式Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14で表される斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、先のように原料を混合して得られた混合物を、大気雰囲気において、９００℃で３時間熱処理することによって得ることができる。
第１の一次粒子の平均粒径ＤAは、例えば、熱処理温度と時間によって調整することができる。
（第２の一次粒子の準備）
一方で、カーボンブラック、黒鉛、ＴｉＮ、ＴｉＣ、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2、及びルチル型ＴｉＯ2からなる群より選択される少なくとも１種を含む第２の一次粒子を準備する。
第２の一次粒子の平均粒径ＤBは、例えば、それぞれの物質の合成条件や、粉砕条件によって調整することができる。
（二次粒子の作製）
次に、複数の第１の一次粒子と複数の第２の一次粒子とを用いて、二次粒子を作製する。
二次粒子は、湿式での造粒や、乾式での造粒など種々の方法で製造することができる。湿式での造粒では、二次粒子を作製するためのバインダを用いて、溶液を噴霧乾燥や転動させることにより二次粒子を形成することができる。一方、乾式での造粒では、粒子同士の圧縮や物理的な衝撃などにより二次粒子を形成することができる。
二次粒子の作製方法は限定するものではないが、湿式の場合、噴霧乾燥が好ましい。乾式の場合、圧縮による二次粒子形成が好ましい。
二次粒子製造法の一例を示す。まず、平均一次粒径ＤAが３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14と、平均一次粒径ＤBが１μｍであるルチル型ＴｉＯ2とを水溶液に投入して混合する。この混合物に、二次粒子形成のためのバインダとしての例えばポリビニルアルコールを更に投入する。かくして得られた混合物を、前駆体として用いて、二流体ノズル方式のスプレードライ装置にて二次粒子化を行う。この際、乾燥温度を１２０℃とする。かくして得られた二次粒子を、次に、６００℃にて３時間に亘って熱処理に供する。このような方法によると、例えば、平均二次粒径ＤCが１８μｍである二次粒子であって、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14を含む第１の一次粒子と、ルチル型ＴｉＯ2を含む第２の一次粒子とを含んだ二次粒子が作製できる。
［電池用活物質の分析方法］
以下に、電池用活物質の分析方法を説明する。
［電池用活物質に含まれている粒子の結晶構造及び組成の確認方法］
測定対象の電池用活物質に含まれている粒子の結晶構造及び組成は、例えば、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）と、Ｘ線回折（X-ray Diffraction：ＸＲＤ）と、エネルギー分散型Ｘ線分光法（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：ＥＤＸ）と、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）発光分光法とを組み合わせることにより確認することができる。
活物質の粉末Ｘ線回折測定では、ＸＲＤ測定により得られる回折ピークの位置から散乱角２θの値を求め、ブラッグの法則から結晶の面間隔ｄを算出し、解析により結晶構造（晶系）を特定することができる。また、既知の物質に対しては、ＪＣＰＤＳ（Joint Committee on Powder Diffraction Standards）カードなど標準物質の回折データを照会して特定することもできる。
活物質の粉末Ｘ線回折測定は、次のように行う。まず、試料を乳鉢ですり潰す。得られた試料を、ガラス試料板上に形成された深さ０．２ｍｍ以上のホルダー部分に充填しガラス板を使い平滑化する。このとき、試料の充填不足によりひび割れ、空隙等がないように注意する。ピーク位置を正しく決めるため、ホルダーの基準面より凹凸が生じることのないように充填する。
次いで、試料が充填されたガラス板を粉末Ｘ線回折装置に設置し、Ｃｕ−Ｋα線を用いて回折パターンを取得する。
試料の粒子形状により粒子配向の影響が生じる可能性があり、ピークの位置がずれたり強度比が変化したりする可能性がある。この場合、同じ試料をリンデマンガラス製キャピラリーに詰めて回転試料台を用いて測定することで影響を調べることができる。
測定をＣｕＫα線を線源として２θ＝１０〜９０°の測定範囲で行って、Ｘ線回折パターンを得ることができる。
粉末Ｘ線回折測定の装置としては、Ｒｉｇａｋｕ社製SmartLabを用いる。測定条件は以下の通りとする：Ｃｕターゲット；４５ｋＶ ２００ｍＡ；ソーラスリット：入射及び受光共に５°；ステップ幅：０．０２deg；スキャン速度：２０deg／分；半導体検出器：D/teX Ultra 250；試料板ホルダ：平板ガラス試料板ホルダー（厚さ０．５ｍｍ）；測定範囲：５°≦２θ≦９０°の範囲。その他の装置を使用する場合は、上記と同等の測定結果が得られるように、粉末Ｘ線回折用標準Ｓｉ粉末を用いた測定を行い、ピーク強度及びピークトップ位置が上記装置と一致する条件で行う。
ここで取得するＸ線回折（ＸＲＤ）パターンは、リートベルト解析に適用できるものでなければならない。リートベルト用データを収集するには、ステップ幅が回折ピークの最小半値幅の１／３〜１／５となるようにし、最強度反射のピーク位置における強度が５０００ｃｐｓ以上となるように適宜、測定時間またはＸ線強度を調整する。
以上のようにして得られたＸＲＤパターンを、リートベルト法によって解析する。リートベルト法では、あらかじめ推定した結晶構造モデルから回折パターンを計算する。ここでの結晶構造モデルの推定は、以下に説明するＥＤＸ及びＩＣＰによる分析結果に基づいて行う。この計算値と実測値とを全てフィッティングすることにより、結晶構造に関するパラメータ（格子定数、原子座標、占有率等）を精密に分析することができる。これにより、合成した複合酸化物の結晶構造の特徴を調べることができる。また、構成元素の各サイト中の占有率を調べることが可能である。リートベルト解析における観測強度と計算強度の一致の程度を見積もるための尺度として、フィッティングパラメータＳを用いる。このＳが１．８より小さくなるように解析を行う必要がある。また、各サイトの占有率を決定する際には、標準偏差σjを考慮に入れなければならない。ここで定義するフィッティングパラメータＳ及び標準偏差σjについては、「粉末Ｘ線解析の実際」日本分析化学会Ｘ線分析研究懇談会編 中井泉、泉富士夫編著（朝倉書店）に記載の数式で推定するものとする。
測定対象の活物質に斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物が含まれている場合、Ｘ線回折測定により、空間群ＣｍｃａやＦｍｍｍなど、斜方晶型に帰属されるＸ線回折パターンが得られることを確認することができる。
一方、測定対象の活物質にカーボンブラック、黒鉛、ＴｉＮ、ＴｉＣ、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2、及びルチル型ＴｉＯ2からなる群より選択される少なくとも１種を含まれている場合、Ｘ線回折測定により、カーボンブラック、黒鉛、ＴｉＮ、ＴｉＣ、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2及び／又はルチル型ＴｉＯ2由来のＸ線回折パターンを観察することができる。
言い換えると、これらのＸ線回折パターンが確認されると、測定対象の粉末に、斜方晶型化合物と、カーボンブラック、黒鉛、ＴｉＮ、ＴｉＣ、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2及びルチル型ＴｉＯ2からなる群より選択される少なくとも１種が含まれることが分かる。なお、第２の一次粒子が含むことができる物質については、含有量が少ない場合や結晶性が低い場合には確認が難しい場合がある。
次に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）とを併用して、以下の手順で粒子を観察する。
まず、測定対象の活物質粉末を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察する。試料のサンプリングについても大気に触れないようにし、アルゴンや窒素など不活性雰囲気で行う。
３０００倍のＳＥＭ観察像にて、幾つかの粒子をランダムに選定する。この際、選定した粒子の粒度分布ができるだけ広くなるように選定する。
次に、選定したそれぞれの粒子について、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による元素分析を行う。これにより、選定したそれぞれの粒子に含まれる元素のうちＬｉ以外の元素の種類及び量を特定することができる。Ｌｉについては、以下に説明するＩＣＰ発光分光法により、活物質全体におけるＬｉの含有量についての情報を得ることができる。
観察された粒子が、Ｎａ、Ｔｉ、Ｎｂ及びＯを含んでおり、更に、先のＸＲＤ測定で測定対象の活物質から斜方晶型に帰属されるＸ線回折パターンが得られた場合、測定対象の活物質に、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の粒子が存在することが分かる。
また、ＳＥＭ観察像において、二次粒子が観察された場合、観察された二次粒子内の一次粒子をＥＤＸにより組成分析を行う。
二次粒子内に炭素が９５質量％以上検出される一次粒子が存在する場合、カーボンブラック及び／又は黒鉛が含まれると考えられる。更に斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の一次粒子が存在していることが分かっている場合には、測定対象の二次粒子が、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む第１の一次粒子と、カーボンブラック及び／又は黒鉛を含む第２の一次粒子とが凝集されてなる二次粒子であることが確認できる。
同様に、ＥＤＸによりチタンと窒素とが０．９≦Ｔｉ／Ｎ≦１．１のモル比で検出され、且つチタンと窒素との合計が粒子全体の９５ｗｔ％以上を占める一次粒子が測定対象の二次粒子に存在することがＳＥＭ−ＥＤＸにより確認され、更に、この二次粒子を含む活物質についてのＸＲＤ測定からＴｉＮのＸＲＤパターンが確認される場合、この二次粒子内にＴｉＮを含む一次粒子が存在していることを確認することができる。
ＴｉＣ、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2、及びルチル型ＴｉＯ2についても、ＳＥＭ−ＥＤＸとＸＲＤ測定とを組み合わせて、測定対象の二次粒子内にこれらの化合物を含む一次粒子が含まれているか否かを確認することができる。
以上の方法により、測定対象の電池用活物質のＳＥＭ像において、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む第１の一次粒子と、カーボンブラック、黒鉛、ＴｉＮ、ＴｉＣ、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型ＴｉＯ2及びルチル型ＴｉＯ2からなる群より選択される少なくとも１種を含む第２の一次粒子とを、それぞれ特定することができる。
電池用活物質に含まれている元素の量は、以下の手順に従う誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光法により、特定することができる。
まず、測定対象の電池用活物質を酸で溶解して、液体サンプルを調製する。このとき、酸としては塩酸、硝酸、硫酸、フッ化水素などを使用できる。この液体サンプルをＩＣＰ発光分光分析に供することで、測定対象の電池用活物質に含まれていた元素の濃度を知ることができる。
先に説明したリートベルト法によるＸＲＤ回折パターンの計算で使用する結晶構造モデルは、以上に説明したＳＥＭ−ＥＤＸによる測定対象の活物質に含まれる各粒子のＬｉ以外の元素分析の結果、及び以上に説明したＩＣＰによる活物質全体における元素濃度の分析結果を組み合わせることによって、推定することができる。
［電池用活物質に含まれている粒子の形態観察］
先に説明した電池用活物質のＳＥＭ観察において、３０００倍の倍率で、活物質粉末についての像を得る。得られた視野において、一次粒子が接触していることを確認できる粒子群を二次粒子とする。
一次粒子の大きさは一次粒子に対応する最少円の直径から求める。具体的には、３０００倍の倍率のＳＥＭ像において、１０回粒径測定を行い、それぞれにおいて得られた最少円の直径の平均を一次粒径とする。平均の算出には、１０回測定した内、粒径の最大値及び最小値は用いない。
先に説明した方法で第１の一次粒子であると特定された１０個の一次粒子に対して一次粒径の測定を行う。測定した一次粒径の平均を、第１の一次粒子の平均一次粒径ＤAとする。同様に、先に説明した方法で第２の一次粒子であると特定された１０個の一次粒子に対して一次粒径の測定を行う。測定した一次粒径の平均を、第２の一次粒子の平均一次粒径ＤBとする。
二次粒径ＤCも一次粒子と同様の方法で測定する。すなわち、二次粒子に対応する最少円の直径を求める。具体的には、３０００倍の倍率のＳＥＭ像において、１０回粒径測定を行い、それぞれにおいて得られた最少円の直径の平均を二次粒径とする。平均の算出には、１０回測定した内、粒径の最大値及び最小値は用いない。
［電池に含まれている電池用活物質について］
電池に組み込まれている電池用活物質が含む粒子については、以下の手順で組成、結晶構造及び粒径を確認することができる。
まず、活物質の結晶状態を把握するために、測定対象の活物質からリチウムイオンが離脱した状態にする。なお、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は構造中に充放電に関与しないリチウムを含む。そのため、ここでいう「リチウムイオンが離脱した状態」とは、充放電に関与するリチウムが離脱した状態を意味する。例えば、測定対象の電池用活物質が負極に含まれている場合、電池を完全に放電状態にする。但し、電池を放電した状態でも、電池用活物質に残留したリチウムイオンが存在することがあり得る。従って、Ｘ線回折パターンの解析に留意する。
次に、このような状態にした電池を、アルゴンを充填したグローブボックス中で分解する。分解した電池から、測定対象の電池用活物質を含む電極を取り出す。この電極を適切な溶媒で洗浄する。たとえばエチルメチルカーボネートなどを用いると良い。洗浄が不十分であると、電極中に残留したリチウムイオンの影響で、炭酸リチウムやフッ化リチウムなどの不純物相が混入することがある。その場合は、測定雰囲気を不活性ガス中で行える気密容器を用いるとよい。
以上のようにして取り出した電極の断面を、イオンミリング装置にて切り出す。切り出した電極の断面を、先に説明した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察する。試料のサンプリングについても大気に触れないようにし、アルゴンや窒素など不活性雰囲気で行う。
３０００倍のＳＥＭ観察像にて、先に説明したように、幾つかの粒子を選定する。この際、選定した粒子の粒度分布ができるだけ広くなるように選定する。
次に、選定したそれぞれの粒子について、先に説明したエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による元素分析を行う。これにより、選定したそれぞれの粒子に含まれる元素のうちＬｉ以外の元素の種類及び量を特定することができる。
ＳＥＭで選定したそれぞれの粒子に含まれている化合物の結晶構造は、先に説明したＸ線回折（ＸＲＤ）測定により特定することができる。
電極についてのＸＲＤ測定は、測定対象の電極を、広角Ｘ線回折装置のホルダーの面積と同程度切り出し、直接ガラスホルダーに貼り付けて測定することによって行うことができる。このとき、電極集電体の金属箔の種類に応じてあらかじめＸＲＤを測定しておき、どの位置に集電体由来のピークが現れるかを把握しておく。また、導電剤や結着剤といった合剤のピークの有無もあらかじめ把握しておく。集電体のピークと活物質のピークが重なる場合、集電体から活物質を剥離して測定することが望ましい。これは、ピーク強度を定量的に測定する際、重なったピークを分離するためである。もちろん、これらを事前に把握できているのであれば、この操作を省略することができる。電極を物理的に剥離しても良いが、溶媒中で超音波をかけると剥離しやすい。このようにして回収した電極を測定することで、活物質の広角Ｘ線回折測定を行うことができる。
電極に含まれる活物質全体の組成は、以下の手順で測定することができる。
まず、先に説明した手順により、非水電解質電池から、測定対象たる活物質を含んだ電極を取り出し、洗浄する。
洗浄した一部の電極を用いて、先に説明した方法により、電極に含まれる第１の一次粒子及び第２の一次粒子のそれぞれの組成を特定する。
一方、洗浄した電極の他の一部を適切な溶媒中に入れて超音波を照射する。例えば、ガラスビーカー中に入れたエチルメチルカーボネートに電極体を入れ、超音波洗浄機中で振動させることで、集電体基板から電極活物質を含む電極層を剥離することができる。次に、減圧乾燥を行い、剥離した電極層を乾燥する。得られた電極層を乳鉢などで粉砕することで、測定対象たる活物質、導電助剤、バインダなどを含む粉末となる。この粉末を、酸で溶解することで、活物質を含む液体サンプルを作成できる。このとき、酸としては塩酸、硝酸、硫酸、フッ化水素などを使用できる。この液体サンプルをＩＣＰ発光分光分析に供することで、電極に含まれていた活物質における元素の濃度を知ることができる。
電極に含まれているそれぞれの粒子について、ＳＥＭ及びＥＤＸによる組成の特定と、ＸＲＤによる結晶構造の特定と、ＩＣＰ発光分光分析との結果を組み合わせることにより、それぞれの粒子に含まれている化合物の組成及び結晶構造を特定することができる。
また、電極についてのＳＥＭ観察像から、先に説明したのと同様の手順により、第１の一次粒子の平均一次粒径ＤA、第２の一次粒子の平均一次粒径ＤB及び二次粒子の平均二次粒径ＤCを測定することができる。
なお、電極についてのＸ線回折測定の際、電極基板のピークと活物質のピークが重なる場合、基板から活物質を剥離して測定することが望ましい。これは、ピーク強度を正確に測定するために必要である。電極をエチルメチルカーボネートなどの溶媒中に浸漬し、超音波をかけると基板と剥離することができる。その後、溶媒を揮発させて回収した電極体粉末（活物質、導電助剤、バインダーを含む）をリンデマンガラス製キャピラリー等に充填して粉末Ｘ線回折を測定することができる。また、同様にして回収した電極体粉末は、先に説明した電池用活物質の確認手順を含む、各種分析に供することができる。
次に、第１の実施形態に係る電池用活物質の一例を、図面を参照しながら説明する。
図２は、第１の実施形態に係る一例の電池用活物質の概略断面図である。
図２に示す電池用活物質１００は、複数の第１の一次粒子１０１及び複数の第２の一次粒子を含んでいる。第１の一次粒子１０１及び第２の一次粒子１０２は凝集して二次粒子を構成している。
図２に示すように、第２の一次粒子１０２の一部は、第１の一次粒子の間に挟まれている。また、第２の一次粒子１０２の一部は、二次粒子の内部に存在している。
第１の一次粒子の間に挟まれている第２の一次粒子１０２は、これを間に挟む第１の一次粒子間の導電パスとして働くことができる。
第１の実施形態によると、電池用活物質が提供される。この電池用活物質は、二次粒子を含む。二次粒子は、第１の一次粒子と、第２の一次粒子とを含む。第１の一次粒子は、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む。第２の一次粒子は、カーボンブラック、黒鉛、窒化チタン、炭化チタン、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型二酸化チタン、及びルチル型二酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種を含む。第２の一次粒子は、高い導電性を示すことができ、第１の一次粒子を含む二次粒子の導電性を高めることができる。そのため、第１の実施形態に係る電池用活物質は、優れた入出力特性を示すことができる非水電解質電池を提供することができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態によると、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、負極と、正極と、非水電解質とを具備する。負極は、第１の実施形態に係る電池用活物質を含む。
第２の実施形態に係る非水電解質電池は、正極と負極との間に配されたセパレータを更に具備することもできる。正極、負極及びセパレータは、電極群を構成することができる。非水電解質は、電極群に保持され得る。
また、第２の実施形態に係る非水電解質電池は、電極群及び非水電解質を収容する外装部材を更に具備することができる。
さらに、第２の実施形態に係る非水電解質電池は、正極に電気的に接続された正極端子及び負極に電気的に接続された負極端子を更に具備することができる。正極端子の少なくとも一部及び負極端子の少なくとも一部は、外装部材の外側に延出し得る。
以下、負極、正極、非水電解質、セパレータ、外装部材、正極端子及び負極端子について詳細に説明する。
（１）負極
負極は、集電体と、負極層（負極活物質含有層）とを含むことができる。負極層は、集電体の片面又は両面に形成され得る。負極層は、負極活物質と、任意に導電剤及び結着剤とを含むことができる。
第１の実施形態に係る電池用活物質は、負極活物質として、負極層に含まれることができる。
導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と集電体との接触抵抗を抑える作用を有することができる。導電剤の例には、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー、及びカーボンナノチューブのような炭素質物が含まれる。これらの炭素質物を単独で用いてもよいし、又は複数の炭素質物を用いてもよい。
結着剤は、負極活物質、導電剤及び負極集電体を結着させる作用を有することができる。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、及びフッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリル樹脂及びその共重合体、ポリアクリル酸、並びにポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
負極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、それぞれ、負極活物質については７０質量％以上９６質量％以下、導電剤については２質量％以上２８質量％以下、結着剤については２質量％以上２８質量％以下の範囲内にあることが好ましい。導電剤の量を２質量％以上とすることにより、負極層の集電性能を向上させ、優れた大電流特性を期待できる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極層と集電体の結着性が十分で、優れたサイクル特性を期待できる。一方、高容量化の観点から、導電剤及び結着剤は各々２８質量％以下であることが好ましい。
負極集電体は、アルミニウム箔、又はＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉのような元素を含むアルミニウム合金箔から形成されることが好ましい。
負極は、例えば次の方法により作製することができる。まず、負極活物質、導電剤及び結着剤を溶媒に懸濁してスラリーを調製する。この際、分散強度が過剰に強くなると二次粒子が崩壊する可能性があるため、分散強度の弱い分散を行うことが好ましい。
このようにして調製したスラリーを負極集電体の片面又は両面に塗布し、次いで塗膜を乾燥させる。かくして、負極層を形成することができる。その後、負極層にプレスを施す。なお、電極をプレスする際に、電極密度を上げるため過剰にプレスを施すと、負極層中の二次粒子が崩壊する可能性があるので、プレス圧に留意する。
例えば、以下の実施例で詳細に説明する手順により、第２の実施形態に係る非水電解質電池が具備する負極を製造することができる。
（２）正極
正極は、集電体と、正極層（正極活物質含有層）とを含むことができる。正極層は、集電体の片面若しくは両面に形成され得る。正極層は、正極活物質と、任意に導電剤及び結着剤を含むことができる。
正極活物質としては、例えば、酸化物及び複合酸化物を用いることができる。酸化物及び複合酸化物の例には、リチウムを吸蔵及び放出をすることができる化合物である、二酸化マンガン（例えば、ＭｎＯ2）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉxＭｎ2Ｏ4又はＬｉxＭｎＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（例えば、ＬｉxＮｉＯ2）、リチウムコバルト複合酸化物(例えば、ＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばＬｉＮｉ1-yＣｏyＯ2）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばＬｉxＭｎyＣｏ1-yＯ2）、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ1-y-zＣｏyＭｎzＯ2）、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ1-y-zＣｏyＡｌzＯ2）、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ2-yＮｉyＯ4）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（例えばＬｉxＦｅＰＯ4、ＬｉxＭｎＰＯ4、ＬｉxＭｎ1-yＦｅyＰＯ4、ＬｉxＣｏＰＯ4）、硫酸鉄（Ｆｅ2（ＳＯ4）3）、及びバナジウム酸化物（例えば、Ｖ2Ｏ5）が含まれる。上記の式において、０＜ｘ≦１であり、０＜ｙ≦１であり、０≦ｚ≦１であることが好ましい。活物質として、これらの化合物を単独で用いてもよく、或いは、複数の化合物を組合せて用いてもよい。
中でも、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉxＭｎ2Ｏ4）、リチウムコバルト複合酸化物（例えば、ＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ1-yＣｏyＯ2）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＭｎyＣｏ1-yＯ2）、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ1-y-zＣｏyＭｎzＯ2）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（例えば、ＬｉxＦｅＰＯ4、ＬｉxＭｎＰＯ4、ＬｉxＭｎ1-yＦｅyＰＯ4、ＬｉxＣｏＰＯ4）が好ましい。上記において、０＜ｘ≦１であり、０≦ｙ≦１であり、０≦ｚ≦１であることが好ましい。
導電剤は、集電性能を高め、且つ、正極活物質と集電体との接触抵抗を抑える作用を有することができる。導電剤の例には、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノファイバー、及びカーボンナノチューブのような炭素質物が含まれる。これらの炭素質物を単独で用いてもよいし、或いは複数の炭素質物を用いてもよい。
結着剤は、活物質、導電剤及び集電体を結着させる作用を有することができる。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、及びフッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリル樹脂及びその共重合体、ポリアクリル酸、並びにポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
正極層中の正極活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ、８０質量％以上９５質量％以下、３質量％以上１８質量％以下、及び２質量％以上１７質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤は、３質量％以上の量にすることにより上述した効果を発揮することができる。導電剤は、１８質量％以下の量にすることにより高温保存下での導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な電極強度が得られる。結着剤は、１７質量％以下の量にすることにより、正極中の絶縁材料である結着剤の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
正極は、例えば次の方法により作製することができる。まず、正極活物質、導電剤及び結着剤を溶媒に懸濁してスラリーを調製する。このスラリーを集電体の片面又は両面に塗布し、塗膜を乾燥させる。かくして、正極層を形成することができる。その後、正極層にプレスを施す。或いは、正極活物質、導電剤及び結着剤をペレット状に形成し、正極活物質層として用いることもできる。
（３）非水電解質
非水電解質は、例えば、液状非水電解質又はゲル状非水電解質を用いることができる。液状非水電解質は、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製することができる。電解質の濃度は、０．５〜２．５ｍｏｌ／Ｌの範囲であることが好ましい。ゲル状非水電解質は、液状電解質と高分子材料を複合化することにより調製することができる。
電解質の例には、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒酸リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2）のようなリチウム塩が含まれる。これらの電解質は、単独で又は２種類以上を組合せて用いることができる。電解質は、ＬｉＰＦ6を含むことが好ましい。
有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ビニレンカーボネートのような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）のような鎖状エーテル；アセトニトリル（ＡＮ）、及び、スルホラン（ＳＬ）が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で又は２種類以上を組合せて用いることができる。
より好ましい有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、及びメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）よりなる群から選択される２種以上を混合した混合溶媒が含まれる。このような混合溶媒を用いることによって、高温特性および低温特性の優れた非水電解質電池を得ることができる。また、電解液には添加剤を加えることもできる。
（４）セパレータ
セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート、セルロース及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）のような材料から形成された多孔質フィルム、合成樹脂製不織布等を用いることができる。さらに、多孔質フィルムに無機化合物を塗布したセパレータも使用できる。
（５）外装部材
外装部材としては、ラミネートフィルム製の袋状容器又は金属製容器が用いられる。
形状としては、扁平型、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型、積層型等が挙げられる。なお、無論、携帯用電子機器等に積載される小型電池の他、二輪乃至四輪の自動車等に積載される大型電池でも良い。
ラミネートフィルムとしては、例えば、樹脂フィルムの間に金属層を挟み込んだ多層フィルムを用いることができる。外装部材に用いられるラミネートフィルムは、樹脂フィルムの間に金属層を挟み込んだものに限定されず、金属層と金属層を被覆する樹脂層とからなる多層フィルムを用いることもできる。
金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂フィルムには、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装部材の形状に成形することができる。ラミネートフィルムは、肉厚が０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されることができる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛及びケイ素のような元素を含むことが好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル及びクロム等の遷移金属の含有量は１００ｐｐｍ以下にすることが好ましい。これにより、高温環境下での長期信頼性、放熱性を飛躍的に向上させることが可能となる。
金属製容器は、肉厚が０．５ｍｍ以下であることが好ましく、肉厚が０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。
（６）負極端子
負極端子は、リチウムの酸化還元電位に対する電位が０．８Ｖ以上３．０Ｖ以下の範囲において電気的に安定であり、かつ導電性を有する材料から形成されることが好ましい。具体的には、アルミニウム、又はＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉのような元素を含むアルミニウム合金から形成されることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
（７）正極端子
正極端子は、例えば、リチウムの酸化還元電位に対する電位が３．０Ｖ以上４．５Ｖ以下の範囲において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成することが好ましい。具体的には、アルミニウム、又はＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉのような元素を含むアルミニウム合金から形成されることが好ましい。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
次に、第２の実施形態に係る非水電解質電池を、図面を参照してより具体的に説明する。
まず、第２の実施形態に係る一例の非水電解質電池を図３及び図４を参照しながら説明する。
図３は、第２の実施形態に係る一例の非水電解質電池の断面図である。図４は、図３のＡ部の拡大断面図である。
図３及び図４に示す非水電解質電池１０は、図３に示す袋状外装部材２と、図３及び図４に示す電極群１と、図示しない非水電解質とを具備する。電極群１及び非水電解質は、外装部材２内に収納されている。非水電解質は、電極群１に保持されている。
袋状外装部材２は、２枚の樹脂フィルムとこれらの間に挟まれた金属層とを含むラミネートフィルムからなる。
図３に示すように、電極群１は、扁平状の捲回電極群である。扁平状の捲回電極群１は、図４に示すように、外側から負極３、セパレータ４、正極５、及びセパレータ４の順で積層した積層物を渦巻状に捲回し、プレス成型することにより形成される。
負極３は、負極集電体３ａと負極層３ｂとを含む。負極層３ｂには、第１の実施形態に係る電池用活物質が含まれる。負極３は、最外殻の部分においては、図４に示すように負極集電体３ａの内面側の片面のみに負極層３ｂを形成した構成を有する。その他の部分においては、負極３は、負極集電体３ａの両面に負極層３ｂが形成されている。
正極５は、正極集電体５ａと、その両面に形成された正極層５ｂとを含む。
図３に示すように、捲回電極群１の外周端近傍において、負極端子６が最外殻の負極３の負極集電体３ａに接続され、正極端子７が内側の正極５の正極集電体５ａに接続されている。これらの負極端子６及び正極端子７は、袋状外装部材２の開口部から外部に延出されている。
図３及び図４に示した非水電解質電池１０は、例えば、以下の手順で作製することができる。まず、電極群１を作製する。次いで、電極群１を袋状外装部材２内に封入する。この際、負極端子６及び正極端子７は、それぞれの一端が外装部材２の外側にはみ出すようにする。次に、外装部材２の周縁を、一部を残してヒートシールする。次に、ヒートシールしなかった部分から、例えば液状非水電解質を袋状外装部材２の開口部から注入する。最後に開口部をヒートシールすることにより、捲回電極群１及び液状非水電解質が密封される。
第２実施形態に係る非水電解質電池は、図３及び図４に示す例の非水電解質電池に限られない。例えば、第２の実施形態に係る非水電解質電池は、図５及び図６に示す構成の電池であってもよい。
図５は、第２の実施形態に係る他の例の非水電解質電池を模式的に示す部分切欠斜視図である。図６は、図５のＢ部の拡大断面図である。
図５及び図６に示す非水電解質電池１０は、図５及び図６に示す電極群１１と、図５に示す外装部材１２と、図示しない非水電解質とを具備する。電極群１１及び非水電解質は、外装部材１２内に収納されている。非水電解質は、電極群１１に保持されている。
外装部材１２は、２枚の樹脂フィルムとこれらの間に挟まれた金属層とを含むラミネートフィルムからなる。
電極群１１は、図６に示すように、積層型の電極群である。積層型電極群１１は、図６に示すように、正極１３と負極１４とをその間にセパレータ１５を介在させながら交互に積層した構造を有する。
電極群１１は、複数の正極１３を含んでいる。複数の正極１３は、それぞれが、正極集電体１３ａと、正極集電体１３ａの両面に担持された正極層１３ｂとを備える。また、電極群１１は、複数の負極１４を含んでいる。複数の負極１４は、それぞれが、負極集電体１４ａと、負極集電体１４ａの両面に担持された負極層１４ｂとを備える。各負極１４の負極集電体１４ａは、一辺が正極１３から突出している。突出した負極集電体１４ａは、帯状の負極端子１６に電気的に接続されている。帯状の負極端子１６の先端は、外装部材１２から外部に引き出されている。また、図示しないが、正極１３の正極集電体１３ａは、負極集電体１４ａの突出辺と反対側に位置する辺が負極１４から突出している。正極１３から突出した正極集電体１３ａは、帯状の正極端子１７に電気的に接続されている。帯状の正極端子１７の先端は、負極端子１６とは反対側に位置し、外装部材１２の辺から外部に引き出されている。
第２の実施形態に係る非水電解質電池は、第１の実施形態に係る電池用活物質を含んでいる。そのため、第２の実施形態に係る非水電解質電池は、優れた入出力特性を示すことができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、第２の実施形態に係る非水電解質電池を具備する。
第３の実施形態に係る電池パックは、先に説明した第２実施形態に係る非水電解質電池（単電池）を１個又は複数個具備することができる。第３の実施形態に係る電池パックに含まれ得る複数の非水電解質電池は、互いに電気的に直列又は並列に接続されて、組電池を構成することもできる。第３の実施形態に係る電池パックは、複数の組電池を含んでいてもよい。
次に、第３の実施形態に係る一例の電池パックを図面を参照しながら説明する。
図７は、第３の実施形態に係る一例の電池パックの分解斜視図である。図８は、図７の電池パックの電気回路を示すブロック図である。
図７及び図８に示す電池パック２０は、複数の単電池２１を具備する。複数の単電池２１は、図３及び図４を参照しながら説明した扁平型非水電解質電池１０である。
複数の単電池２１は、外部に延出した負極端子６及び正極端子７が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ２２で締結することにより組電池２３を構成している。これらの単電池２１は、図８に示すように互いに電気的に直列に接続されている。
プリント配線基板２４は、負極端子６及び正極端子７が延出する組電池２３の側面と対向して配置されている。プリント配線基板２４には、図８に示すようにサーミスタ２５、保護回路２６及び外部機器への通電用端子２７が搭載されている。なお、プリント配線基板２４が組電池２３と対向する面には、組電池２３の配線と不要な接続を回避するために絶縁板（図示せず）が取り付けられている。
正極側リード２８は、組電池２３の最下層に位置する正極端子７に接続され、その先端はプリント配線基板２４の正極側コネクタ２９に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード３０は、組電池２３の最上層に位置する負極端子６に接続され、その先端はプリント配線基板２４の負極側コネクタ３１に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ２９及び３１は、プリント配線基板２４に形成された配線３２及び３３を通して、保護回路２６に接続されている。
サーミスタ２５は、単電池２１の温度を検出し、その検出信号は保護回路２６に送信される。保護回路２６は、所定の条件で保護回路２６と外部機器への通電用端子２７との間のプラス側配線３４ａ及びマイナス側配線３４ｂを遮断できる。所定の条件とは、例えばサーミスタ２５による検出温度が所定温度以上になったときである。また、所定の条件の他の例は、単電池２１の過充電、過放電及び過電流等が検出された場合である。この過充電等の検出は、個々の単電池２１もしくは組電池２３全体について行われる。個々の単電池２１を検出する場合、電池電圧を検出してもよいし、又は正極電位若しくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池２１中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図７及び図８に示す電池パック２０の場合、単電池２１それぞれに電圧検出のための配線３５を接続し、これら配線３５を通して検出信号が保護回路２６に送信される。
正極端子７及び負極端子６が突出する側面を除く組電池２３の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート３６がそれぞれ配置されている。
組電池２３は、各保護シート３６及びプリント配線基板２４と共に収納容器３７内に収納される。すなわち、収納容器３７の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート３６が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板２４が配置される。組電池２３は、保護シート３６及びプリント配線基板２４で囲まれた空間内に位置する。蓋３８は、収納容器３７の上面に取り付けられている。
なお、組電池２３の固定には粘着テープ２２に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮チューブを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて組電池を結束させる。
図７及び図８では、複数の単電池２１を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには並列に接続してもよい。或いは、直列接続と並列接続とを組合せてもよい。組み上がった電池パックをさらに直列又は並列に接続することもできる。
また、第３の実施形態に係る電池パックの態様は、用途により適宜変更される。第３の実施形態に係る電池パックは、大電流を取り出したときにサイクル特性が優れていることが要求される用途に好適に用いられる。具体的には、デジタルカメラの電源として、又は、例えば二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、及び、アシスト自転車の車載用電池として用いられる。特に、車載用電池として好適に用いられる。
第３の実施形態に係る電池パックは、第２の実施形態に係る非水電解質電池を具備している。そのため、第３の実施形態に係る電池パックは、優れた入出力特性を示すことができる。
［実施例］
以下に実施例を説明するが、本発明の主旨を超えない限り、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
（実施例１）
実施例１では、以下の手順で、実施例１の電池用活物質及び電極を作製した。
［第１の一次粒子の準備］
まず、原料として、二酸化チタンＴｉＯ2と、炭酸リチウムＬｉ2ＣＯ3と、炭酸ナトリウムＮａ2ＣＯ3と、水酸化ニオブ（Ｖ）Ｎｂ（ＯＨ）5とを準備した。
次に、二酸化チタンＴｉＯ2と、炭酸リチウムＬｉ2ＣＯ3と、炭酸ナトリウムＮａ2ＣＯ3と、水酸化ニオブ（Ｖ）Ｎｂ（ＯＨ）5とを、混合物におけるＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂのモル比が２：１．７：５．７：０．３となるように混合した。
次に、先の混合により得られた混合物を、大気雰囲気において、９００℃で３時間熱処理した。
かくして、第１の一次粒子を得た。得られた第１の一次粒子は、先に説明した方法により、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の一次粒子であることを確認した。
［二次粒子の作製］
次に、一次粒径が１μｍであるチタン酸リチウムＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12の第２の一次粒子を準備した。
先に説明した方法で得られた第１の一次粒子と、チタン酸リチウムの第２の一次粒子とを、二次粒子形成のためのバインダとしてのカルボキシメチルセルロースの水溶液に投入し、スラリーを調製した。この際、第１の一次粒子の質量ＷAと第２の一次粒子の質量ＷBとの比を４：１とした。また、カルボキシメチルセルロースは、第１の一次粒子と第２の一次粒子との総質量ＷA＋ＷBに対して０．８質量％加えた。
以上のようにして得られたスラリーを、二流体ノズル方式で噴霧し、造粒を行った。この際、乾燥温度を１２０℃とした。
次に、得られた二次粒子を、６００℃で１時間熱処理を行った。かくして、実施例１の電池用活物質を得た。この電池用活物質の二次粒子の平均二次粒径は、１５μｍであった。
［電極の作製］
次に、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を準備した。
次に、実施例１の電池用活物質と、アセチレンブラックと、ＰＶｄＦとを、混合比９０質量％：５質量％：５質量％として、溶媒であるＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に加えて混合した。かくして得られた混合物を自転公転ミキサーを用いて更に分散させ、スラリーを調製した。このスラリーを厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布して塗膜を得た。次に、この塗膜を、乾燥及びプレスに供した。かくして、電極密度（集電体を含まず）が２．３ｇ／ｃｍ3である実施例１の電極が得られた。
（実施例２〜７）
実施例２〜７では、チタン酸リチウムの第２の一次粒子の代わりに、以下の第２の一次粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２〜７の電池用活物質を作製した。
実施例２では、平均一次粒径が１μｍであるアナターゼ型ＴｉＯ2を用いた。実施例３では、平均一次粒径が１μｍであるルチル型ＴｉＯ2を用いた。実施例４では、平均一次粒径が０．５μｍであるカーボンブラックを用いた。実施例５では、平均一次粒径が１μｍである黒鉛を用いた。実施例６では、平均一次粒径が１μｍであるＴｉＮを用いた。実施例７では、平均一次粒径が１μｍであるＴｉＣを用いた。
また、実施例２〜７では、実施例２〜７の電池用活物質を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２〜７の電極を作製した。
（実施例８）
実施例８では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.9Ｎｂ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例８の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.9Ｎｂ0.1Ｏ14の一次粒子は、原料の混合の際、二酸化チタンＴｉＯ2と、炭酸リチウムＬｉ2ＣＯ3と、炭酸ナトリウムＮａ2ＣＯ3と、水酸化ニオブ（Ｖ）Ｎｂ（ＯＨ）5とを、混合物におけるＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂのモル比が２：１．９：５．９：０．１となるように混合したこと以外は、実施例１で用いた第１の一次粒子と同様にして合成した。
（実施例９）
実施例９では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.5Ｔｉ5.5Ｎｂ0.5Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例９の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.5Ｔｉ5.5Ｎｂ0.5Ｏ14の一次粒子は、原料の混合の際、二酸化チタンＴｉＯ2と、炭酸リチウムＬｉ2ＣＯ3と、炭酸ナトリウムＮａ2ＣＯ3と、水酸化ニオブ（Ｖ）Ｎｂ（ＯＨ）5とを、混合物におけるＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂのモル比が２：１．５：５．５：０．５となるように混合したこと以外は、実施例１で用いた第１の一次粒子と同様にして合成した。
（実施例１０）
実施例１０では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2ＮａＴｉ5ＮｂＯ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１０の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2ＮａＴｉ5ＮｂＯ14の一次粒子は、原料の混合の際、二酸化チタンＴｉＯ2と、炭酸リチウムＬｉ2ＣＯ3と、炭酸ナトリウムＮａ2ＣＯ3と、水酸化ニオブ（Ｖ）Ｎｂ（ＯＨ）5とを、混合物におけるＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂのモル比が２：１：５：１となるように混合したこと以外は、実施例１で用いた第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。
（実施例１１）
実施例１１では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.5Ｓｒ0.2Ｔｉ5.9Ｎｂ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１１の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.5Ｓｒ0.2Ｔｉ5.9Ｎｂ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、硝酸ストロンチウムＳｒ（ＮＯ3）2の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、硝酸ストロンチウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｓｒ：Ｔｉ：Ｎｂのモル比が２：１．５：０．２：５．９：０．１となるように行った。
（実施例１２）
実施例１２では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.5Ｂａ0.2Ｔｉ5.9Ｎｂ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１２の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.5Ｂａ0.2Ｔｉ5.9Ｎｂ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、炭酸バリウムＢａＣＯ3の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、炭酸バリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、及び水酸化ニオブ（Ｖ）の混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｂａ：Ｔｉ：Ｎｂのモル比が２：１．５：０．２：５．９：０．１となるように行った。
（実施例１３）
実施例１３では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.5Ｂａ0.2Ｔｉ5.5Ｎｂ0.5Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１３の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.5Ｂａ0.2Ｔｉ5.5Ｎｂ0.5Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１２の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。実施例１３では、原料である二酸化チタン、炭酸バリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、及び水酸化ニオブ（Ｖ）の混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｂａ：Ｔｉ：Ｎｂのモル比が２：１．５：０．２：５．５：０．５となるように行った。
（実施例１４）
実施例１４では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2.3Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ａｌ0.3Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１４の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2.3Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ａｌ0.3Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、酸化アルミニウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ａｌのモル比が２．３：１．９：５．８：０．１：０．３となるように行った。
（実施例１５）
実施例１５では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｚｒ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１５の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｚｒ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、酸化ジルコニウムＺｒＯ2の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｚｒのモル比が２：１．９：５．８：０．１：０．１となるように行った。
（実施例１６）
実施例１６では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｓｎ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１６の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｓｎ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、酸化スズＳｎＯ2の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、酸化スズ、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｓｎのモル比が２：１．９：５．８：０．１：０．１となるように行った。
（実施例１７）
実施例１７では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2.1Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｔａ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１７の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2.1Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｔａ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、酸化タンタル（Ｖ）Ｔａ2Ｏ5の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、酸化タンタル（Ｖ）、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｔａのモル比が２．１：１．９：５．８：０．１：０．１となるように行った。
（実施例１８）
実施例１８では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2.1Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｖ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１８の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2.1Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｖ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、酸化バナジウム（Ｖ）Ｖ2Ｏ5の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、酸化バナジウム（Ｖ）、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｖのモル比が２．１：１．９：５．８：０．１：０．１となるように行った。
（実施例１９）
実施例１９では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｆｅ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例１９の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｆｅ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、酸化鉄（III）Ｆｅ2Ｏ3の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、酸化鉄（III）、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｆｅのモル比が２：１．９：５．８：０．１：０．１となるように行った。
（実施例２０）
実施例２０では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｃｏ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例２０の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｃｏ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、酸化コバルトＣｏ3Ｏ4の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、酸化コバルト、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｃｏのモル比が２：１．９：５．８：０．１：０．１となるように行った。
（実施例２１）
実施例２１では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｍｎ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例２１の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｍｎ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、酸化マンガンＭｎ3Ｏ4の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、酸化マンガン、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｍｎのモル比が２：１．９：５．８：０．１：０．１となるように行った。
（実施例２２）
実施例２２では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｍｏ0.1Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例２２の電池用活物質を作製した。
斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.9Ｔｉ5.8Ｎｂ0.1Ｍｏ0.1Ｏ14の一次粒子は、以下の点以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。まず、原料として、酸化モリブデンＭｏＯ3の粉末を更に用いた。また、原料である二酸化チタン、酸化モリブデン、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び水酸化ニオブ（Ｖ）及びの混合を、混合物のＬｉ：Ｎａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｍｏのモル比が２：１．９：５．８：０．１：０．１となるように行った。
（実施例２３）
実施例２３では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が１μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例２３の電池用活物質を作製した。
平均一次粒径が１μｍであるＬｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の一次粒子は、原料の混合物の熱処理を８５０℃で３時間に亘って行ったこと以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。
（実施例２４）
実施例２４では、第２の一次粒子として、平均一次粒径が３μｍであるルチル型ＴｉＯ2の一次粒子を用いた以外は実施例２３と同様にして、実施例２４の電池用活物質を作製した。
（実施例２５）
実施例２５では、第１の一次粒子として、平均一次粒径が０．７μｍである斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の一次粒子を用いたこと以外は実施例３と同様にして、実施例２５の電池用活物質を作製した。
平均一次粒径が０．７μｍであるＬｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の一次粒子は、原料の混合物の熱処理を８５０℃で１時間に亘って行ったこと以外は実施例１の第１の一次粒子の合成と同様にして合成した。
（実施例２６〜２８）
実施例２６〜２８では、第１の一次粒子及び第２の一次粒子を投入するカルボキシメチルセルロース水溶液のカルボキシメチルセルロース濃度を変更した以外は、実施例３と同様にして、実施例２６〜２８の電池用活物質を作製した。
実施例２６では、カルボキシメチルセルロースを、第１の一次粒子と第２の一次粒子との総質量ＷA＋ＷBに対して１質量％加えた。得られた電池用活物質の平均二次粒径は２０μｍであった。
実施例２７では、カルボキシメチルセルロースを、第１の一次粒子と第２の一次粒子との総質量ＷA＋ＷBに対して１．２質量％加えた。得られた電池用活物質の平均二次粒径は２５μｍであった。
実施例２８では、カルボキシメチルセルロースを、第１の一次粒子と第２の一次粒子との総質量ＷA＋ＷBに対して１．５質量％加えた。得られた電池用活物質の平均二次粒径は３０μｍであった。
（実施例２９〜３１）
実施例２９〜３１では、第１の一次粒子及び第２の一次粒子を投入するカルボキシメチルセルロース水溶液のカルボキシメチルセルロース濃度を変更した以外は、実施例２５と同様にして、実施例２９〜３１の電池用活物質を作製した。
実施例２９では、カルボキシメチルセルロースを、第１の一次粒子と第２の一次粒子との総質量ＷA＋ＷBに対して０．３質量％加えた。得られた電池用活物質の平均二次粒径は５μｍであった。
実施例３０では、カルボキシメチルセルロースを、第１の一次粒子と第２の一次粒子との総質量ＷA＋ＷBに対して０．５質量％加えた。得られた電池用活物質の平均二次粒径は８μｍであった。
実施例３１では、カルボキシメチルセルロースを、第１の一次粒子と第２の一次粒子との総質量ＷA＋ＷBに対して０．８質量％加えた。得られた電池用活物質の平均二次粒径は１０μｍであった。
（実施例３２〜３４）
実施例３２〜３４では、二次粒子作製のためのスラリーの調製において、第１の一次粒子の質量ＷAと第２の一次粒子の質量ＷBとの比をそれぞれ、９：１（８１質量％：９質量％）、７：３（６３質量％：２７質量％）及び１：１（４５質量％：４５質量％）にそれぞれ変更した以外は、実施例３と同様にして、実施例３２〜３４の電池用活物質を作製した。
（比較例１）
比較例１では、二次粒子作製のためのスラリーの調製において、第２の一次粒子を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の電池用活物質を作製した。
比較例１では、二次粒子作製のためのスラリーの調製において、スラリーにおけるカルボキシメチルセルロースの濃度を、第１の一次粒子の質量ＷAに対して、０．８質量％とした。
（比較例２）
比較例２では、実施例１と同様にして合成した斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の一次粒子を比較例２の電池用活物質とした。
（比較例３）
比較例３では、実施例２３と同様にして合成した斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の一次粒子を比較例３の電池用活物質とした。
［電極の作製］
実施例２〜３４、及び比較例１〜３の電池用活物質を用いたこと以外は実施例１と同様の手順により、実施例２〜３４、及び比較例１〜３の電極を作製した。
（実施例１−Ａ）
実施例１−Ａでは、以下の手順で、実施例１−Ａの電極を作製した。
まず、実施例１と同様にして作製した電池用活物質と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を準備した。次に、電池用活物質と、アセチレンブラックと、ＰＶｄＦとを、混合比９０質量％：５質量％：５質量％として、溶媒であるＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に加えて混合した。かくして得られた混合物を自転公転ミキサーを用いて更に分散させ、スラリーを調製した。調製したスラリーをさらに、ジルコニアビーズを用いたビーズミル装置にて３０００ｒｐｍ、流量５０ｍｌ／ｍｉｎの条件にて分散を行った。かくして、電極作製用スラリーを得た。
この電極作製用のスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布して塗膜を得た。得られた塗膜を、乾燥及びプレスに供した。かくして、電極密度（集電体含まず）が２．３ｇ／ｃｍ3である実施例１−Ａの電極が得られた。
作製した実施例１−Ａの電極をＳＥＭ観察した結果、二次粒子が解砕されていることを確認した。
（実施例１−Ｂ）
実施例１−Ｂでは、以下の手順で、実施例１−Ｂの電極を作製した。
まず、実施例１と同様にして作製した電池用活物質と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を準備した。次に、電池用活物質と、アセチレンブラックと、ＰＶｄＦとを、混合比９０質量％：５質量％：５質量％として、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に加えて混合した。かくして得られた混合物を、自転公転ミキサーを用いて更に分散させ、スラリーを調製した。調製したスラリーを厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布して塗膜を得た。この塗膜を乾燥及びプレスに供した。かくして、電極密度（集電体含まず）が３．０ｇ／ｃｍ3である実施例１−Ｂの電極が得られた。
作製した実施例１−Ｂの電極をＳＥＭ観察した結果、二次粒子が解砕されていることを確認した。
＜試験＞
実施例１〜３４、比較例１〜３、並びに実施例１−Ａ及び１−Ｂの電極について、以下の手順で試験を行った。なお、以下では実施例１の電極についての試験手順を説明するが、他の実施例及び比較例においても、同様の試験を行った。
［電極評価用セルの作製］
乾燥アルゴン中で電極評価用セルを作製した。上記で作製した実施例１の電極を作用極として用い、Ｌｉ金属を対極として用いた。これらを、グラスフィルター（セパレータ）を介して対向させ、作用極及び対極に接触しないように、リチウム金属からなる参照極を挿入した。
上記の部材を３極式ガラスセルに入れ、作用極、対極、参照極の夫々をガラスセルの端子に接続し、非水電解質を注ぎ、セパレータと電極に充分に電解液が含浸された状態で、ガラス容器を密閉した。かくして、実施例１の電極評価用セルを作製した。
なお、非水電解質用の溶媒には、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を体積比率１：２で混合した混合溶媒を用いた。電解質にはＬｉＰＦ6を用いた。非水電解質は、上記混合溶媒にＬｉＰＦ6を１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させて調製した。
［電極評価用セルの充放電試験］
作製した実施例１のセルを用いて、２５℃環境において放電レート試験及び充電レート試験を行った。放電レート試験においては、０．２Ｃ放電容量と、３Ｃ放電容量とを測定し、０．２Ｃ放電容量に対する３Ｃ放電容量の割合を３Ｃ／０．２Ｃ容量比（％）とした。充電は、いずれも１Ｃで行った。ここで、１Ｃとは、活物質質量あたりの容量１２０ｍＡｈ／ｇを１時間で充電及び放電する電流値を表す。充電は、定電流定電圧モードで行った。具体的には、まず１Ｃの定電流で電圧が１．０Ｖ ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+に達するまで充電を行い、次いで定電圧充電に切り替え、電流値が０．０５Ｃの電流値となった点で充電を終了した。放電は定電流モードで行い、放電終止電圧は１．５Ｖ ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+とした。
充電レート試験においても、０．２Ｃ充電容量と、３Ｃ充電容量を測定し、０．２Ｃ充電容量に対する３Ｃ充電容量の割合を３Ｃ／０．２Ｃ容量比（％）とした。放電は、いずれも１Ｃで行った。放電は定電流定電圧モードで行った。具体的には、１Ｃの定電流で電圧が１．５Ｖ ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+となったに達するまで放電を行い、次いで定電圧放電に切り替え、電流値が０．０５Ｃの電流値となった点で放電を終了した。充電は定電流モードで行い、充電終止電圧は１．０Ｖ ｖｓ． Ｌｉ／Ｌｉ+とした。
以下の表１及び２に、実施例１〜３４、比較例１〜３並びに実施例１−Ａ及び１−Ｂの電池用活物質に含まれる第１の一次粒子の組成及び平均一次粒径ＤA、第２の一次粒子の組成及び平均一次粒径ＤB、並びに第１の一次粒子の質量ＷAと第２の一次粒子の質量ＷBとの比をそれぞれ示す。また、以下の表３に、実施例１〜３４、比較例１〜３並びに実施例１−Ａ及び１−Ｂの電池用活物質に含まれる二次粒子の平均二次粒径ＤC、並びに実施例１〜３４、比較例１〜３、実施例１−Ａ及び実施例１−Ｂの電極評価用セルの充放電試験の結果を示す。なお、実施例１−Ａ及び実施例１−Ｂの電極に含まれていた電池用活物質は、先に説明したように二次粒子が解砕していた。そのため、表３の実施例１−Ａ及び実施例１−Ｂの平均二次粒径ＤCの欄には、これらの電極を作製するのに用いた電池用活物質の平均二次粒径ＤCを括弧書きで記載した。
表１〜表３に示した結果から、実施例１〜３４の電池用活物質を用いて作製した実施例１〜３４、並びに実施例１−Ａ及び実施例１−Ｂの電極は、比較例１〜３の電池用活物質を用いて作製した比較例１〜３の電極よりも入出力特性に優れていたことが分かる。
実施例１〜７の結果の比較から、第２の一次粒子として、ルチル型ＴｉＯ2及びリ炭酸リチウムＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12を用いた実施例１及び３が、特に好ましい入出力特性を示したことが分かる。これらのチタン含有酸化物の第２の一次粒子は、二次粒子内で、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物Ｌｉ2Ｎａ1.7Ｔｉ5.7Ｎｂ0.3Ｏ14の第１の一次粒子との接触性が高かったと考えられる。
また、実施例３と、実施例８〜２２との結果の比較から、含有する元素が異なる斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の第１の一次粒子を含んだ二次粒子でも、同様に、良好な入出力特性が得られることがわかる。
実施例３と実施例２３〜２５との結果の比較から、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の第１の一次粒子と第２の一次粒子との平均一次粒径比率が異なった二次粒子でも、同様に、良好な入出力特性が得られることがわかる。
実施例３、及び実施例２６〜３１の結果の比較から、二次粒子の平均二次粒径ＤCが小さいほど、より優れた入出力特性を達成できることがわかる。さらに、入力特性については、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の第１の一次粒子の平均一次粒径ＤAを小さくすることが有効であるとわかる。
実施例３、及び実施例３２〜３４の結果の比較から、二次粒子に含まれる第２の一次粒子の含有量が多いほど、より優れた入出力特性が得られたことがわかる。但し、第２の一次粒子の含有量が多くなるとエネルギー密度が低下するため、所望のエネルギー密度を考慮した上で二次粒子を作製することが好ましい。
実施例１と比較例１〜３との結果の比較から、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の第１の一次粒子のみを二次粒子化することや、第１の一次粒子を一次粒子の状態で用いて作製した比較例１〜３の電極は、実施例１〜３４のように、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物の第１の一次粒子と第２の一次粒子との両方を含んだ二次粒子を含む電池用活物質を用いて作製した電極と比較して、入出力特性に劣ることがわかる。
実施例１−Ａ及び実施例１−Ｂの電極は、実施例１の電池用活物質と同様の電池用活物質を用いたが、二次粒子を解砕するようなビーズミルプロセスや過剰な電極プレス処理を行ったものである。実施例１−Ａ及び実施例１−Ｂの電極は、二次粒子が解砕していたため、実施例１〜３４の電極よりも入出力特性が劣っていたと考えられる。これらの結果から、電極作製の各プロセスにて二次粒子形態を維持することが重要と考えられる。
（実施例３５）
実施例３５では、以下の手順で、実施例３５の非水電解質電池を作製した。
［正極の作製］
まず、正極活物質としてＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを準備した。次に、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2と、アセチレンブラックと、ＰＶｄＦとを、混合比９０質量％：５質量％：５質量％として、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に加えて混合した。かくして得られた混合物を自転公転ミキサーを用いて更に分散させてスラリーを調製した。このスラリーを、厚さが１５μｍであるアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、塗膜を得た。この塗膜を、乾燥及びプレスに供することにより、電極密度（集電体含まず）が３．２ｇ／ｃｍ3である正極を作製した。
［負極の作製］
実施例３の電極の作製と同様の手順により、負極を作製した。
［電極群の作製］
まず、厚さが２５μｍであるポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータを２枚準備した。
次に、先に説明したように作製した正極、１枚のセパレータ、先に説明したように作製した負極及びもう１枚のセパレータをこの順序で積層して、積層体を得た。この積層体を、渦巻き状に捲回した。次に、これを９０℃で加熱プレスした。かくして、幅が３０ｍｍであり、厚さが３．０ｍｍである偏平状電極群を作製した。
得られた電極群を、ラミネートフィルムからなるパックに収納し、８０℃で２４時間真空乾燥を施した。ラミネートフィルムは厚さが４０μｍであるアルミニウム箔の両面にポリプロピレン層を形成して構成されており、全体の膜厚が０．１ｍｍであった。
［液状非水電解質の調製］
プロピレンカーボネート（ＰＣ）及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を１：１の体積比率で混合して混合溶媒とした。この混合溶媒に電解質であるＬｉＰＦ６を１Ｍ溶解することにより液状非水電解質を調製した。
［非水電解質二次電池の製造］
電極群を収納したラミネートフィルムのパック内に、液状非水電解質を注入した。その後、パックをヒートシールにより完全密閉した。かくして、図３及び図４に示す構造と同様の構造を有し、幅３５ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ、高さが６５ｍｍである実施例３５の非水電解質電池が得られた。
（実施例３６）
実施例３６では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＣｏＯ2を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例３６の非水電解質電池を作製した。
（実施例３７）
実施例３７では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.2Ｍｎ0.3Ｏ2を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例３７の非水電解質電池を作製した。
（実施例３８）
実施例３８では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＮｉ0.6Ｃｏ0.2Ｍｎ0.2Ｏ2を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例３８の非水電解質電池を作製した。
（実施例３９）
実施例３９では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.1Ｍｎ0.1Ｏ2を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例３９の非水電解質電池を作製した。
（実施例４０）
実施例４０では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＡｌ0.15Ｍｎ1.85Ｏ4を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例４０の非水電解質電池を作製した。
（実施例４１）
実施例４１では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＭｎ0.85Ｆｅ0.1Ｍｇ0.05ＰＯ4を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例４１の非水電解質電池を作製した。
（実施例４２）
実施例４２では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2７２質量％及びＬｉＣｏＯ2１８質量％の混合物を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例４２の非水電解質電池を作製した。
（実施例４３）
実施例４３では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2４５質量％及びＬｉＣｏＯ2４５質量％の混合物を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例４３の非水電解質電池を作製した。
（実施例４４）
実施例４４では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2４５質量％及びＬｉＡｌ0.15Ｍｎ1.85Ｏ4４５質量％の混合物を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例４４の非水電解質電池を作製した。
（実施例４５）
実施例４５では、正極活物質として、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2の代わりに、ＬｉＮｉ0.33Ｃｏ0.33Ｍｎ0.33Ｏ2４５質量％及びＬｉＭｎ0.85Ｆｅ0.1Ｍｇ0.05ＰＯ4４５質量％の混合物を用いた以外は実施例３５と同様の手順で、実施例４５の非水電解質電池を作製した。
（比較例４〜比較例６）
比較例４〜比較例６は、負極として、比較例１〜３の電極の作製と同様にして作製した電極をそれぞれ用いたこと以外は実施例３５と同様の手順で、比較例４〜６の非水電解質電池を作製した。
［入出力試験］
実施例３５〜４５及び比較例４〜６の非水電解質電池のそれぞれについて、以下の試験を行った。
まず、測定対象の電池をＳＯＣ５０％に調整した。次いで、この電池を、２５℃において、１０Ｃの定電流で１０秒間充電を行った。この充電での、非水電解質電池重量当たりの入力密度［ｋＷ／ｋｇ］を測定した。
次に、測定対象の電池をＳＯＣ５０％に調整した。次いで、この電池を、２５℃において、１０Ｃの定電流で１０秒間放電を行った。この放電での、非水電解質電池重量当たりの出力密度［ｋＷ／ｋｇ］を測定した。
実施例３５〜４５及び比較例４〜６の非水電解質電池についての、正極活物質及び入出力試験の結果を以下の表４に示す。
表４に示した実施例３５〜４５及び比較例４〜６の結果の比較により、実施例３５〜４５の非水電解質電池は、比較例４〜６の非水電解質電池よりも優れた入出力特性を示すことができたことが分かる。この結果から、実施例の電極は、種々の正極と組み合わせることで、優れた入出力特性を示すことができる非水電解質電池を実現することができることが分かる。この結果は、負極の入出力特性の改善が電池の入出力特性改善につながったためと考えられる。
以上に説明した１つ以上の実施形態及び実施例によると、電池用活物質が提供される。この電池用活物質は、二次粒子を含む。二次粒子は、第１の一次粒子と、第２の一次粒子とを含む。第１の一次粒子は、斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む。第２の一次粒子は、カーボンブラック、黒鉛、窒化チタン、炭化チタン、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型二酸化チタン、及びルチル型二酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種を含む。第２の一次粒子は、高い導電性を示すことができ、第１の一次粒子を含む二次粒子の導電性を高めることができる。そのため、この電池用活物質は、優れた入出力特性を示すことができる非水電解質電池を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１、１１…電極群、２、１２…外装部材、３、１４…負極、３ａ、１４ａ…負極集電体、３ｂ、１４ｂ…負極層、４、１５…セパレータ、５、１３…正極、５ａ、１３ａ…正極集電体、５ｂ、１３ｂ…正極層、６、１６…負極端子、７、１７…正極端子、１０…非水電解質電池、２０…電池パック、２１…単電池、２２…粘着テープ、２３…組電池、２４…プリント配線基板、２５…サーミスタ、２６…保護回路、２７…通電用端子、２８…正極側リード、２９…正極側コネクタ、３０…負極側リード、３１…負極側コネクタ、３２、３３…配線、３４ａ…プラス側配線、３４ｂ…マイナス側配線、３５…電圧検出のための配線、３６…保護シート、３７…収納容器、３８…蓋、１００…電池用活物質、１０１…第１の一次粒子、１０２…第２の一次粒子。

Claims (9)

  1. 斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物を含む第１の一次粒子と、
    カーボンブラック、黒鉛、窒化チタン、炭化チタン、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型二酸化チタン、及びルチル型二酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種を含む第２の一次粒子と
    を含んだ二次粒子を含む電池用活物質。
  2. 前記斜方晶型Ｎａ含有ニオブチタン複合酸化物は、一般式Ｌｉ2+vＮａ2-wＭ1xＴｉ6-y-zＮｂyＭ2zＯ14+δで表され、前記一般式において、Ｍ1は、Ｃｓ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ及びＣａからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素であり、Ｍ2は、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素であり、０≦ｖ≦４、０＜ｗ＜２、０≦ｘ＜２、０＜ｙ≦６、０≦ｚ＜３、−０．５≦δ≦０．５である請求項１に記載の電池用活物質。
  3. 前記第２の一次粒子は、スピネル型チタン酸リチウム、アナターゼ型二酸化チタン、及びルチル型二酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種を含む請求項１又は２に記載の電池用活物質。
  4. 前記第１の一次粒子の平均粒径ＤAが前記第２の一次粒子の平均粒径ＤBよりも小さい請求項１〜３の何れか１項に記載の電池用活物質。
  5. 前記第１の一次粒子の平均粒径ＤAが前記第２の一次粒子の平均粒径ＤB以上である請求項１〜３の何れか１項に記載の電池用活物質。
  6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の電池用活物質を含む負極と、
    正極と、
    非水電解質と
    を具備した非水電解質電池。
  7. 前記正極は、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、スピネル型リチウムマンガン複合酸化物、オリビン型リチウムマンガン鉄複合リン酸化合物からなる群より選択される少なくとも１種を含む請求項６に記載の非水電解質電池。
  8. 請求項６又は７に記載の非水電解質電池を具備する電池パック。
  9. 前記非水電解質電池を複数個備え、前記複数の非水電解質電池が、電気的に直列及び／又は並列に接続されている請求項８に記載の電池パック。
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