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JPH0666141B2 - Non-aqueous secondary battery - Google Patents
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JPH0666141B2 - Non-aqueous secondary battery - Google Patents

Non-aqueous secondary battery

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Publication number
JPH0666141B2
JPH0666141B2 JP58095913A JP9591383A JPH0666141B2 JP H0666141 B2 JPH0666141 B2 JP H0666141B2 JP 58095913 A JP58095913 A JP 58095913A JP 9591383 A JP9591383 A JP 9591383A JP H0666141 B2 JPH0666141 B2 JP H0666141B2
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lithium
secondary battery
aqueous secondary
anode
battery
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ロバ−ト・ジヨセフ・カヴア
ドナルド・ウインスロウ・マ−フイ−
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ウエスターン エレクトリック カムパニー,インコーポレーテッド
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般的にはリチウム電池に関し、特に、非水
性電解質および混合金属酸化物からなる陽極を有する電
池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to lithium batteries, and more particularly to batteries having a non-aqueous electrolyte and an anode composed of a mixed metal oxide.

発明の背景 近年、非水性電池に著しい関心が寄せられているが、こ
れは、それらの電池の高エネルギーや体積密度の様な望
ましい特性のために、計算機、回路基板および時計など
の小型電子用途に特に有用な電池を製造できるためであ
る。また、その様な電池は、現在広く使用されているニ
ッケル−カドミウム電池の、自己放電や電圧が比較的低
いことなどの幾つかの欠点をも克服することができよ
う。非水性電池が一次電池、すなわち充電された状態で
製造され、放電だけを行なう電池、または二次電池、す
なわち放電した後、再充電できる電池にすることができ
る。
Background of the Invention In recent years, there has been a great deal of interest in non-aqueous batteries because of their desirable properties such as high energy and volume density, they are used in small electronic applications such as calculators, circuit boards and watches. This is because it is possible to manufacture a particularly useful battery. Also, such a battery could overcome some of the drawbacks of the nickel-cadmium batteries now in widespread use, such as self-discharge and relatively low voltage. The non-aqueous battery can be a primary battery, that is, a battery that is manufactured in a charged state and is only discharged, or a secondary battery, that is, a battery that can be recharged after discharging.

非水性電池における電極材料には、多くの材料が候補と
して考えられている。陰極は一般的にリチウムやナトリ
ウムの様なアルカリ金属を含むが、他の材料も考慮され
ている。陽極は、多種類の材料から選択される。トポ化
学変化(構造の形状によって制御される化学反応)を起
こす種類の材料は、二次電池における活性陽極材料とし
て有望であるので、特に注目されている。トポ化学変化
は、ホスト格子の中にゲスト種が挿入され、その結果得
られた構造がそのホスト格子の本質的な構造的特徴を維
持している様な、ホスト格子が関与する反応と広く定義
されている。多くのトポ化学変化では、構造的な変化は
ほんの僅かであり、その過程は挿入と呼ばれている。挿
入過程は可逆的に容易に起こる様であり、その変化が酸
化−還元型である場合、二次電池の基礎を形成すること
ができる。
Many materials are considered as candidates for electrode materials in non-aqueous batteries. The cathode typically contains an alkali metal such as lithium or sodium, although other materials are contemplated. The anode is selected from a wide variety of materials. Materials of the type that undergo topochemical changes (chemical reactions controlled by the shape of the structure) are particularly attractive because they are promising as active anode materials in secondary batteries. Topochemical changes are broadly defined as host-lattice-related reactions in which a guest species is inserted into the host lattice and the resulting structure retains the essential structural features of the host lattice. Has been done. In many topochemical changes, the structural changes are minimal and the process is called insertion. The insertion process appears to occur reversibly easily and can form the basis of secondary batteries if the change is in the oxidation-reduction type.

現在、アルカリ金属およびある種の遷移金属化合物のト
ポ化学変化は、二次電池用途の特に有望な候補である。
その様な電池における活性陽極材料としては、層状の遷
移金属セレン化物および硫化物を使用する方法が多くの
関心を集めている。しかし、他のファクターは等しいと
して、遷移金属酸化物は、単位重量あたりおよび/また
は単位体積あたり得られるエネルギー密度がより高いの
で、硫化物やセレン化物よりも好ましい。その上、酸化
物は、分解した場合の有害性が硫化物やセレン化物より
も低い。
Currently, the topochemical changes of alkali metals and certain transition metal compounds are particularly promising candidates for secondary battery applications.
The use of layered transition metal selenides and sulfides as the active anode material in such cells has received much interest. However, all other factors being equal, transition metal oxides are preferred over sulphides and selenides because of the higher energy density obtained per unit weight and / or unit volume. Moreover, oxides are less harmful when decomposed than sulfides and selenides.

幾つかの種類の遷移金属酸化物が電極用途に研究されて
いる。例えば、米国特許第3,655,585号に記載
されている様にデイらにより、ならびにエレクトロケミ
カル ソサエティー ミーティング、研究発表No.2
7、トロント、1975年5月11〜16日において発
表されている様にウォークおよびゴアーにより、V
が一次電池に使用されている。しかし、これらの材料
は、低電圧における不可逆的還元ならびに充電の際の電
解質酸化により悪影響を受けるので、二次電池の電極材
料としては一般的にあまり重要ではない。VO(B)
および一般式VO2+y(式中、yは0.0より大きく、
0.4以下である。)の化合物を含む酸化バナジウム
は、米国特許第4,228,226号で、クリスチャ
ン、ディサルボおよびマーフィーにより開示されている
様に二次電池に使用されている。これらの酸化物は開い
た、密接に関連した剪断構造を有し、それによってリチ
ウムとのトポ化学変化が得られる。ここで、“開放され
た剪断構造”とはこれらの酸化物の格子がない内位添加
のために利用し得る(開放されている)細孔、隙間又は
割れ目を有することを意味し、“密接に関連する”とは
単にそれが類似した特例例えばMOおよびMO酸化
物によって限定される小さな群であるということ意味す
る。幾つかの酸化タングステンはトポ化学的なリチウム
の取込みを示している。例えば、K.H.チャンおよび
M.S.ウィッティンガム、ソリッド ステート イオ
ニックス、1、151〜156頁(1980)参照。ル
チル構造を有するRuO、OsO、IrO、Mo
、WOおよびVOの様な遷移金属酸化物は、米
国特許第4,198,476号に記載されている様に、
ディサルボおよびマーフィーにより二次電池の陽極材料
として使用されている。
Several types of transition metal oxides have been investigated for electrode applications. For example, as described in U.S. Pat. No. 3,655,585, by Dey et al., And Electrochemical Society Meeting, Research Presentation No. Two
7. Toronto, V 2 O by Walk and Gore as announced on May 11-16, 1975.
5 is used for the primary battery. However, since these materials are adversely affected by irreversible reduction at low voltage and electrolyte oxidation during charging, they are generally not so important as electrode materials for secondary batteries. VO 2 (B)
And the general formula VO 2 + y (where y is greater than 0.0,
It is 0.4 or less. Vanadium oxide containing compounds of (4) is used in secondary batteries as disclosed by Christian, Disalvo and Murphy in US Pat. No. 4,228,226. These oxides have an open, closely related shear structure, which results in a topochemical transformation with lithium. As used herein, "open shear structure" means having pores, interstices or cracks (open) that are available for in-situ addition without lattice of these oxides, "close contact". By "in relation to" is meant simply that it is a small group limited by similar special cases such as MO 2 and MO 3 oxides. Some tungsten oxides show topochemical lithium uptake. For example, K. H. Chang and M.D. S. See Wittingham, Solid State Ionics, 1, 151-156 (1980). RuO 2 , OsO 2 , IrO 2 , Mo having a rutile structure
Transition metal oxides such as O 2 , WO 2 and VO 2 are described in US Pat. No. 4,198,476,
Used by Disalvo and Murphy as an anode material for secondary batteries.

発明の概要 本発明の非水性電池は、公称原子化学量論式(atom sto
ichiometry)xM・yM ・zM
(式中、x、yおよびzの少なくとも2つはゼロでは
なく、z+y+z=1.0であり、少なくとも2種類の
金属が存在する。)で表され、ワドスレイ相の結晶構造
を有する物質からなる、例えば酸化バナジウムタングス
テンの様な少なくとも1種類の混合金属酸化物を陽極材
料として使用し、陰極材料としてリチウムを使用する。
好ましい実施態様では、Mは周期律表のIVB、VBお
よびVIB族から選択された少なくとも一種の元素であ
り、Mは周期律表のVBおよびVIB族の元素からなる
群から選択された少なくとも一種の元素であり、M
周期律表のVIB族から選択された少なくとも一種の元素
である。もう一つの好ましい実施態様では、Mおよび
がVであり、MがWである。別の好ましい実施態
様では、活性陽極材料が公称原子化学量論式V2+δW1-
δO7.5(式中、δは0.0以上であり、0.2以下で
ある。)を有する。これらの限界は、δ=0.0に対し
ては、x=0.4、y=0.2、およびz=0.4、δ
=0.2に対しては、x=0.348、y=0.30
4、およびz=0.348と表現することもできる。さ
らに別の好ましい実施態様では、活性陽極材料が公称原
子化学量論式W0.62.4を有し、これに対してx=
0.615、y=0.154およびz=0231であ
る。もう一つの好ましい実施態様ではMがNbであ
り、MがTiである。他の好ましい実施態様では、x
が0.05〜0.5であり、yが0.5〜0.95であ
り、zが0.0である。
SUMMARY OF THE INVENTION The non-aqueous battery of the present invention has a nominal atomic stoichiometry.
ichiometry) xM A O 2 · yM B 2 O 5 · zM C O
3 (wherein at least two of x, y and z are not zero, z + y + z = 1.0, and at least two kinds of metals are present), and a substance having a crystal structure of a Wadsley phase And at least one mixed metal oxide such as vanadium tungsten oxide is used as the anode material and lithium is used as the cathode material.
In a preferred embodiment, M A is at least one element selected from Groups IVB, VB and VIB of the Periodic Table, and M B is at least selected from the group consisting of elements of Groups VB and VIB of the Periodic Table. One element, M C is at least one element selected from the VIB group of the periodic table. In another preferred embodiment, M A and M B are V and M C is W. In another preferred embodiment, the active anode material has a nominal atomic stoichiometry of V 2+ δW 1-
δO 7.5 (where δ is 0.0 or more and 0.2 or less). These limits are: for δ = 0.0, x = 0.4, y = 0.2, and z = 0.4, δ
= 0.2, x = 0.348, y = 0.30
4 and z = 0.348. In yet another preferred embodiment, the active anode material has a nominal atomic stoichiometry W 0.6 V 2.4 O 7 , for which x =
0.615, y = 0.154 and z = 0231. In another preferred embodiment, M B is Nb and M A is Ti. In another preferred embodiment, x
Is 0.05 to 0.5, y is 0.5 to 0.95, and z is 0.0.

含まれる組成物は、限界化学量論式(M)Oと(M
)Oの間にある一連の密接に関連した剪断構造を含
む。これらの剪断構造は、リチウムの輸送および配位に
使用できるトンネルおよび空所を備えた、開いた骨組み
を有する。
The composition contained is limited to the stoichiometric formulas (M A ) O 2 and (M A ).
C ) Includes a series of closely related shear structures between O 3 . These shear structures have an open framework with tunnels and voids that can be used for lithium transport and coordination.

実施例の説明 図1は、リチウムを含む陰極11、電解質を含浸したセ
パレータ12および陽極13を備えた電池構造10の側
面図である。また、電極の両側にある電流コレクター1
4、および通常、不活性な非導電性材料からなる周囲構
造15も示す。電池は良く知られた技術で構築すること
ができ、これについては詳細に説明する必要はない。
Description of Examples FIG. 1 is a side view of a battery structure 10 including a cathode 11 containing lithium, a separator 12 impregnated with an electrolyte, and an anode 13. Also, the current collectors 1 on both sides of the electrode
4, and also a surrounding structure 15, usually made of an inert, non-conductive material. Batteries can be constructed with well known technology and need not be described in detail.

本発明の電池は良く知られた通常の方法により構築する
ことができ、活性材料として酸化バナジウムタングステ
ンまたは酸化チタンニオブの様な混合金属酸化物を含む
陽極が好適な陰極から間隔を置いて配置され、両電極同
士は導電性の非水性電解質を介して接触している。電解
質は、陽極および陰極の両材質と反応しないのが好まし
い。好適な電解質には、炭酸プロピレン中のヘキサフル
オロヒ酸リチウムまたは過塩素酸リチウムおよびジオキ
サラン中のリチウムテトラメチルホウ素がある。電流コ
レクターは陽極および陰極の両方に接触し、外部の回路
(図には示していない)に電流を供給することができ
る。
The cells of the present invention can be constructed by well known conventional methods, in which an anode comprising a mixed metal oxide such as vanadium tungsten oxide or titanium niobium oxide as the active material is spaced from a suitable cathode, Both electrodes are in contact with each other via a conductive non-aqueous electrolyte. The electrolyte preferably does not react with both the anode and cathode materials. Suitable electrolytes are lithium hexafluoroarsenate or lithium perchlorate in propylene carbonate and lithium tetramethylboron in dioxalane. The current collector contacts both the anode and the cathode and can supply current to external circuitry (not shown).

電池は、充電した、または放電した状態で製造すること
ができる。充電した状態で製造する場合、酸化バナジウ
ムタングステンの様な混合金属酸化物は下記の様にして
製造し、陽極材料として直接使用することができる。電
池を放電した状態で製造する場合、リチウム処理(lith
iated)した混合金属酸化物、例えば酸化バナジウムタ
ングステンまたは酸化チタンニオブを陽極材料として使
用することができる。陽極の導電性は、消散損失を最小
に抑えるために、すべての帯電状態で十分であるのが望
ましい。一般的に、混合金属酸化物陽極の所望の導電性
を得るためには、導電性であるが、化学的には不活性な
材料、例えばグラファイトを陽極に添加する。
Batteries can be manufactured charged or discharged. When manufactured in a charged state, a mixed metal oxide such as vanadium tungsten oxide can be manufactured as follows and used directly as an anode material. Lithium treatment (lith
An iated) mixed metal oxide such as vanadium tungsten oxide or niobium titanium oxide can be used as the anode material. The conductivity of the anode should be sufficient at all charge states to minimize dissipation losses. Generally, in order to obtain the desired conductivity of the mixed metal oxide anode, a conductive but chemically inert material such as graphite is added to the anode.

薄膜電極を有する構造の様な、他の電池構造を構築する
こともできる。薄膜電極を備えた電池は、幾つかの方法
で組み立てることができる。例えば、電極およびセパレ
ータを形成する各種のシートを一緒に配置して長方形の
バッテリーを形成するか、または一緒に巻き付けて円筒
を形成することができる。
Other battery structures can be constructed, such as structures with thin film electrodes. Batteries with thin film electrodes can be assembled in several ways. For example, the various sheets forming the electrodes and separators can be placed together to form a rectangular battery, or wound together to form a cylinder.

陽極は、活性電極材料として、公称原子組成xM
・yM ・zM(式中、x、yおよびzの
少なくとも2つはゼロではなく、x+y+z=1.0で
あり、少なくとも2種類の金属が存在する。)により表
わされる酸化バナジウムタングステンや酸化ニオブチタ
ンの様な金属酸化物を含む。好ましい実施態様では、M
は周期律表のIVB、VBおよびVIB族から選択された
少なくとも一種の元素であり、Mは周期律表のVBお
よびVIB族の元素からなる群から選択された少なくとも
一種の元素であり、Mは周期律表のVIB族から選択さ
れた少なくとも一種の元素である。IVB族とは、Ti、
ZrおよびHfを意味する。VB族とは、V、Nbおよ
びTaを意味する。VIB族とは、Cr、MoおよびWを
意味する。好ましい実施態様では、MおよびMがV
であり、MがWである。別の好ましい実施態様ではM
がNbであり、MがTiである。無論、活性陽極材
料としては2種類以上の酸化物が存在できる。
The anode has a nominal atomic composition x M A O 2 as an active electrode material.
Represented by yM B 2 O 5 .zM C O 3 (wherein at least two of x, y and z are not zero, x + y + z = 1.0, and at least two kinds of metals are present). Includes metal oxides such as vanadium tungsten oxide and niobium titanium oxide. In a preferred embodiment, M
A is at least one element selected from the IVB, VB and VIB groups of the Periodic Table, M B is at least one element selected from the group consisting of the VB and VIB groups of the Periodic Table, M C is at least one element selected from group VIB of the periodic table. IVB group means Ti,
Means Zr and Hf. Group VB means V, Nb and Ta. Group VIB means Cr, Mo and W. In a preferred embodiment, M A and M B are V
And M C is W. In another preferred embodiment, M
B is Nb and M A is Ti. Of course, two or more kinds of oxides can exist as the active anode material.

上記の式、つまりxM・yM ・zM
を使用することにより、分数の原子を有する組成物が
得られる。化学組成物は通常、整数または半整数原子に
より記載される。したがって、大部分の組成物は、整数
または半整数原子を有する組成物として表わされる。
The above formula, xM A O 2 · yM B 2 O 5 · zM C O
By using 3 , a composition with fractional atoms is obtained. Chemical compositions are usually described by integer or half-integer atoms. Therefore, most compositions are represented as compositions having an integer or half-integer atom.

含まれる組成物領域内の化合物は、それぞれリチウムの
輸送および配位に好適なトンネルおよび空所を備えた、
開いた骨組み構造を有する。これらの化合物は限界原子
組成MOとMOの間にある一連の密接に関連した剪
断構造を含む。活性陽極材料は、特定の組成物領域内
で、酸化バナジウムタングステンまたは酸化チタンニオ
ブの様な、少なくとも一種の混合金属酸化物を含む。酸
素含有量が2から3に増加すると、リチウムのために使
用できる場所の数が増加する。しかし、含まれる酸素が
多過ぎると、安定性のための、八面体間の十分な縁部共
有(edge sharing)がなくなる。言い換えると、酸素含
有量が3から減少すると、八面体間の縁部割り当てが、
したがって安定性が増加する。必要であるか、または望
ましい場合、陽極の導電性は、グラファイトの様な導電
性の材料を活性陽極材料と良く混合することにより増加
させることができる。
Compounds within the included composition regions are provided with tunnels and voids suitable for lithium transport and coordination, respectively,
It has an open frame structure. These compounds contain a series of closely related shear structures lying between the limiting atomic compositions MO 2 and MO 3 . The active anode material comprises at least one mixed metal oxide, such as vanadium tungsten oxide or niobium titanium oxide, within the specified composition region. Increasing the oxygen content from 2 to 3 increases the number of sites available for lithium. However, if too much oxygen is included, there is not enough edge sharing between the octahedra for stability. In other words, as the oxygen content decreases from 3, the edge allocation between the octahedra becomes
Therefore, stability is increased. If necessary or desired, the conductivity of the anode can be increased by intimately mixing a conductive material such as graphite with the active anode material.

含まれる酸化バナジウムタングステンを製造するための
幾つかの方法は、当業者には良く知られており、文献に
も報告されている。例えば、Revue de Chimie Mineral
e、8、391〜422頁、1971、またはジャーナ
ル オブ ソリッド ステート ケミストリー、4、3
57〜361頁、1972参照。これらの方法を簡単に
説明する。一つの方法では、密封した真空の石英管中
で、VおよびVOおよび/またはV金属の粉末
の好適な混合物を、WOおよび/またはW金属と、7
00℃未満の温度で反応させる。
Several methods for producing the included vanadium tungsten oxide are well known to those skilled in the art and have been reported in the literature. For example, Revue de Chimie Mineral
e, 8, 391-422, 1971, or Journal of Solid State Chemistry, 4, 3.
See pages 57-361, 1972. These methods will be briefly described. In one method, a suitable mixture of V 2 O 5 and VO 2 and / or V metal powders is mixed with WO 3 and / or W metal in a sealed vacuum quartz tube,
React at a temperature below 00 ° C.

第二の方法では、VO、VおよびWO粉末を
十分に混合し、白金またはアルミナ製のボート中、真空
下で加熱する。得られる層は、出発混合物のタングステ
ン/バナジウムの比および処理温度により異なる。例え
ば、0.67VOおよび0.33WOの混合物を8
00℃に加熱することにより、化合物WVが形成
される。
In the second method, VO 2, V 2 O 5 and WO 3 powder were thoroughly mixed, in a boat made of platinum or alumina, is heated under vacuum. The layer obtained depends on the tungsten / vanadium ratio of the starting mixture and the processing temperature. For example, a mixture of 0.67VO 2 and 0.33WO 3 is added to 8
The compound WV 2 O 7 is formed by heating to 00 ° C.

化合物V2+δW1-δO7.5は、次の様にして、好ましい
(M)−Nb構造(いわゆる“ワドスレイ相”の
構造)で最も簡単に製造することができる。十分に粉末
化したVO、VおよびWOを上記のモル部分
に秤量し、良く混合する。次いでこの粉末を密封石英管
中、真空下、約650℃で約16時間加熱し、管から取
り出し、粉末化する。反応は、その様なサイクル2回の
後、または中間の粉砕を行なわずに、より長時間加熱す
ることにより完了する。同じ手順により、W0.62.4
をその好ましい構造で最も簡単に製造することができ
る。最も高い酸化状態にある金属との化合物は、一般的
にカプセル収容せずに容易に合成することができる。例
えば、TiNb、TiNb1029およびTiN
2462は、空気中で1200〜1300℃の温度に加
熱することにより合成できる。ここでTiNb
チタン酸化物とニオビウム酸化物とから成る結晶であっ
て、結晶中の元素比がTi:Nb:O=1:2:7であ
る物質を、TiNb1029は同じく2:10:29の
物質を、そしてTiNb2462は同じく1:24:62
の物質を表わす。当業者なら容易に確かめることができ
る類似の方法を使用して、本発明の電池に有用な他の混
合金属酸化物を製造することができる。
The compound V 2+ δW 1- δO 7.5 can be most easily produced with the preferred (M) -Nb 2 O 5 structure (so-called “wadsley phase” structure) as follows. Thoroughly VO 2, V 2 O 5 and WO 3 were pulverized and weighed to a molar portion of the well mixed. The powder is then heated in a sealed quartz tube under vacuum at about 650 ° C. for about 16 hours, removed from the tube and pulverized. The reaction is completed after two such cycles or by heating for a longer period without intermediate milling. Following the same procedure, W 0.6 V 2.4 O
7 can be most easily manufactured with its preferred construction. Compounds with metals in the highest oxidation state are generally easy to synthesize without encapsulation. For example, TiNb 2 O 7 , Ti 2 Nb 10 O 29 and TiN
b 24 O 62 can be synthesized by heating in air to a temperature of 1200 to 1300 ° C. Here, TiNb 2 O 7 is a crystal composed of a titanium oxide and a niobium oxide, and a substance having an element ratio of Ti: Nb: O = 1: 2: 7 in the crystal is Ti 2 Nb 10 O 29 Is also 2:10:29 and TiNb 24 O 62 is also 1:24:62.
Represents the substance. Similar mixed methods, which can be readily ascertained by one skilled in the art, can be used to produce other mixed metal oxides useful in the batteries of the invention.

本発明の電池に有用なリチウム処理した酸化バナジウム
タングステンならびに他の酸化物は、これらの化合物を
ヘキサン中でn−ブチルリチウムで処理することにより
製造できる。これらのリチウム処理した化合物のX線粉
末回折パターンは、リチウム処理していない化合物のそ
れと類似しており、混合金属酸化物構造が挿入反応の際
にひどく変形していないことを示している。このこと
は、これらのパターンから得られる結晶単位格子パラメ
ータにより立証される。例えば、VWO7.5およびL
3.5WO7.5に対して、結晶単位格子は四角形対称
(正方対称)であり、類似している。
Lithium treated vanadium tungsten oxide as well as other oxides useful in the batteries of the present invention can be prepared by treating these compounds with n-butyllithium in hexane. The X-ray powder diffraction patterns of these lithium treated compounds are similar to those of the non-lithium treated compounds, indicating that the mixed metal oxide structure was not severely deformed during the insertion reaction. This is evidenced by the crystal unit cell parameters obtained from these patterns. For example, V 2 WO 7.5 and L
With respect to i 3.5 V 2 WO 7.5 , the crystal unit cell has a square symmetry (square symmetry) and is similar.

WO7.5:a=19.50、c=3.70 Li3.5WO7.5:a=20.016(5)、c
=4.059(4) 上記の範囲内の化合物は、それらの結晶構造および構成
陽イオンの化学的特性から、非水性電池に使用するのに
好ましいと考えられる。MおよびMがVであり、M
がWである構造は、下記の様に簡単に説明することが
できる。他の構造成陽イオンを有する構造も同様に説明
できる。
V 2 WO 7.5 : a 0 = 19.50, c 0 = 3.70 Li 3.5 V 2 WO 7.5 : a 0 = 20.16 (5), c 0
= 4.059 (4) Compounds within the above range are considered preferable for use in non-aqueous batteries due to their crystal structure and chemical properties of the constituent cations. M A and M B are V, M
The structure where C is W can be briefly described as follows. Structures having other structural cations can be similarly described.

この構造の基本構築ブロックは、バナジウムまたはタン
グステン原子が中心近くにあり、6個の酸素原子により
取り囲まれている、歪んだMO八面体である。化学量
論式MOを有する標準化合物ReOでは、八面体は
6個の隣接する八面体と角部だけを共有している。この
構造は、適度に開いており、リチウムの挿入反応により
化学量論式LiReOになることが分かった。しか
し、この構造は八面体の角部でひどい捻れを受け、その
過程の中でそれ自体を包囲する。金属対酸素の比が1対
3よりも大きい場合、八面体は最早角部を独占的に共有
できず、化学量論式がMOからMOに変化する時
に、縁部を共有する八面体の数が増加する。MO〜M
の間の化学量論式範囲内の化合物は、角部および縁
部を共有する八面体が混ざっており、なお且、それらの
構造中に、一般的に広範囲に縁部を共有する区域と接し
た開放トンネル状区域を示す。十分な量の縁部共有が導
入されると、その構造は、リチウム挿入されたReO
に見られる様なねじれ変形に対して固くなり、最早それ
自体を包囲することはない。したがって、構造はリチウ
ムが挿入されても開いたままであり、リチウムイオンの
拡散は妨害されない。
The basic building block of this structure is a distorted MO 6 octahedron with vanadium or tungsten atoms near the center and surrounded by 6 oxygen atoms. In the standard compound ReO 3 with stoichiometry MO 3 , the octahedra share only the corners with 6 adjacent octahedra. It was found that this structure was moderately open, and the lithium insertion reaction resulted in the stoichiometric formula Li 2 ReO 3 . However, this structure undergoes a severe twist at the corners of the octahedron, enclosing itself in the process. When the metal to oxygen ratio is greater than 1: 3, the octahedra can no longer share the corners exclusively and when the stoichiometry changes from MO 3 to MO 2 , the octahedrons share the edges. Increase in number. MO 3 ~ M
Compounds within the stoichiometric range between O 2 are a mixture of octahedrons that share corners and edges, and yet in their structure, generally extensive edge-sharing areas. Shows an open tunnel-like area in contact with. When a sufficient amount of edge sharing is introduced, the structure becomes lithium-inserted ReO 3
It becomes stiff against torsional deformations such as those found in, and no longer surrounds itself. Therefore, the structure remains open upon insertion of lithium and does not interfere with the diffusion of lithium ions.

MO〜MOの間の化学量論式範囲内にある上記の種
類の化合物は、「ワドスレイ(Wadsley)相」と呼ば
れ、縁部および角部を共有するMO八面体の広範囲な
比率および幾何学的構造を示す。「ワドスレイ相」は、
ブロックの角部で、縁部共有または縁部共有と四面体的
に配位した金属原子の組合わせを通して、隣接するブロ
ックに接続した角部を共有するMO八面体のブロック
からなる構造が特徴である。ブロックは一つの次元にお
いて無限であり、したがって、この構造はnxmx∞R
eO型ブロックからなるものと考えられ、nおよびm
はそれぞれブロックの長さおよび幅に沿った八面体の数
である。nおよびmが2〜5である構造を観察したとこ
ろ、2種類以上のブロックを有するものがあった。ワド
スレイ相は、例えば化学系Nb−WO、Nb
−NbO、Nb−TiO、およびNb
−NbOFに広範囲に生じる。空の酸素またはフ
ッ素位置はエネルギー的に好ましくなく、化学量論式中
の小さな差により縁部共有の量が異なり、その結果、類
似はしているが、多くの異なった結晶構造が観察され
る。さらに、化学量論式が同じでも、化学的および/ま
たは合成条件の差により、異なった層が形成されること
がある。
Compounds of the above type that fall within the stoichiometric range between MO 2 and MO 3 are termed “Wadsley phases” and have a wide range of MO 6 octahedra that share edges and corners. And the geometric structure is shown. "Wadsley Phase"
Characterized by a structure of blocks of MO 6 octahedra that share the corners connected to adjacent blocks through the edge sharing or the combination of the edge sharing and the tetrahedrally coordinated metal atoms at the corners of the blocks Is. The block is infinite in one dimension, so this structure is nxmx∞R
n and m are believed to consist of eO 3 type blocks.
Is the number of octahedra along the length and width of the block, respectively. Observation of a structure in which n and m were 2 to 5 revealed that some had two or more types of blocks. The Wadsley phase is, for example, a chemical system Nb 2 O 5 —WO 3 , Nb 2
O 5 -NbO 2, Nb 2 O 5 -TiO 2, and Nb 2
O 5 -NbO occurs extensively 2 F. Empty oxygen or fluorine positions are energetically unfavorable and small differences in the stoichiometry lead to different amounts of edge sharing, resulting in many similar but different crystal structures observed. . Further, even if the stoichiometric formula is the same, different layers may be formed due to the difference in chemical and / or synthesis conditions.

ワドスレイ相型の化合物は、式Mnmp+13nmp-(n+m)p+4
により表わされるが、ここでnおよびmはブロツクの大
きさを限定し、pは縁部共有により接続された一つのレ
ベルにおけるブロツクの数である。縁部共有の様式に応
じて、化学量論式の異なった化合物も存在し得る。
The compound of the Wadsley phase type has the formula M nmp + 1 O 3nmp- (n + m) p + 4
, Where n and m limit the size of the blocks and p is the number of blocks at one level connected by edge sharing. Compounds of different stoichiometry may also be present, depending on the mode of edge sharing.

「ワドスレイ相」についてもう少し詳述すると、 「ワドスレイ相」は、1960年代及び1970年代に
その形成に原理を発見した化学者及び結晶学者の内に一
人の名をとって命名されたものであり、「ワドスレイ
相」とは、遷移金属酸化物の特殊な構造的及び化学的ク
ラスを言う。「ワドスレイ相」の結晶構造は、それらが
「ブロツク」と呼ばれる3次元的な開放性及び透過性の
わく組み(フレームワーク)の大きな領域からなるとい
う点において独特のものである。複数のブロツクは、曲
げ、ねじり又は破壊に対して非常に安定かつ抵抗力のあ
る「剪断面(シアプレーン)」と呼ばれる高密度化され
た原子面によりそれらの周囲で連結されている。この独
特の「ワドスレイ相」タイプの結晶構造は、本願明細書
に記載されている2次電池(蓄電池)に利用するのに特
に都合のよいものである。それは、透過性ブロツク構造
が開放性わく組み内に大きな割合でLiを収容させるこ
とができ、またブロツクの周囲における剪断面が堅いた
めLiが開放性わく組み領域に挿入されるときでも結晶
構造がつぶれることはない。
To elaborate on the "Wadsley phase" in more detail, the "Wadsley phase" was named after one of the chemists and crystallists who discovered the principle of its formation in the 1960s and 1970s. "Wadsley phase" refers to a special structural and chemical class of transition metal oxides. The crystal structure of the "wadsley phase" is unique in that they consist of a large region of a three-dimensional open and permeable framework called the "block". Blocks are connected around them by densified atomic planes called "shear planes" that are very stable and resistant to bending, twisting or breaking. This unique "Wadsley phase" type crystal structure is particularly convenient for use in the secondary batteries (storage batteries) described herein. It is because the permeable block structure can accommodate a large percentage of Li in the open framework and the rigid shear plane around the block ensures that the crystalline structure is maintained even when Li is inserted into the open framework. It won't collapse.

結合された金属及び酸素原子から構成される化合物をベ
ースとするセラミック物質において金属原子に最も近く
位置するのは事実上常に酸素原子である、周規律表にお
けるいくつかの金属について金属原子のまわりの最近傍
の酸素原子は八面体を形成する。
It is practically always the oxygen atom that is closest to the metal atom in a ceramic material based on a compound composed of bound metal and oxygen atoms. The nearest oxygen atom forms an octahedron.

第9図はこのことを示している。もし複数の金属−酸素
八面体がそれら八面体のコーナー(頂点)を互いに接触
させてコーナーの酸素原子を2つの八面体により共有す
るよう連結され3次元方向に拡げられるとすれば、第1
0図に示されるようなReOと呼ばれる単純な構造の
結晶となる。八面体の間の空白部分は大きなLi原子が
挿入される大きな空所であって2次電池の基本を形成す
るものである。しかしながら、この結晶構造において
は、各八面体が他と共有するコーナー(頂点)の回りに
回転可能であり、また空所がつぶれ易いことから、堅い
構造とはいえない。
FIG. 9 shows this. If a plurality of metal-oxygen octahedra are connected to each other so that the corners of the octahedra are in contact with each other and the oxygen atoms at the corners are shared by the two octahedra, and then spread in the three-dimensional direction,
The crystal has a simple structure called ReO 3 as shown in FIG. The blank space between the octahedra is a large void into which large Li atoms are inserted and forms the basis of the secondary battery. However, this crystal structure is not a rigid structure because each octahedron can rotate around a corner (vertex) shared by others and the voids are easily collapsed.

「ワドスレイ相」は、金属原子Nb、V、W及びTiと
の金属−酸素八面体から形成されるものである。これら
原子の金属−酸素八面体を結合することも可能である。
ワドスレイ相の、基本的な構築ブロツクは、3次元方向
の全てに対して無限に拡がるのではなく、3次元方向の
内の1つの次元にのみ拡がり他の2つの方向に対しては
有限の数の八面体に制限されるものである。これらの領
域は、「ブロツク」と呼ばれる。普通のブロツク寸法
は、例えば3八面体幅で4八面隊長あるいは3八面体幅
で5八面体長である。これらのブロツクは、ReO
構造の同様Li挿入に利用し得る大きな空所を含んでい
る。しかしながら、このブロックは特別の方法で他のブ
ロックと連結され3次元的に空間を満たすようにされ
る。即ち、各ブロックは無限長方向に対して平行にシフ
トされ、八面体がそれらのエッジ(辺)で2つの(1つ
ではない)酸素を互いに共有するように連結される。従
って、八面体は、コーナー(頂点)ではなく、(第9図
に点線で示されるような)エッジ(辺)を互いに共有す
る。このように、ReO状ブロックの寸法及びそれら
が共有される正確な方法に依存して、異なる結晶構造が
形成される。この典型的な例が第11図及び第12図に
示されている(これらの図は、無限ブロック方向を見お
ろす視覚から描かれている)。このようにして形成され
た物質は、非常に堅いものである。即ち、八面体はそれ
らのエッジ(辺)を共有しているため回転することが極
めて強く拘束されるので形成される空所がLi挿入の際
につぶれることはない。
The "wadsley phase" is formed from metal-oxygen octahedra with metal atoms Nb, V, W and Ti. It is also possible to bond metal-oxygen octahedra of these atoms.
The basic construction block of the Waddsley phase does not spread infinitely in all three directions, but only in one of the three directions and a finite number in the other two directions. Is restricted to the octahedron of. These areas are called "blocks". Typical block dimensions are, for example, 3 octahedron widths and 4 octahedron captains or 3 octahedron widths and 5 octahedron lengths. These blocks contain large voids available for Li insertion as well as the structure of ReO 3 . However, this block is concatenated with other blocks in a special way to fill the space in three dimensions. That is, each block is shifted parallel to the infinite length direction and the octahedra are linked so that their edges share two (but not one) oxygens with each other. Thus, the octahedra share edges (sides) with each other (as shown by the dotted lines in FIG. 9) rather than corners. Thus, depending on the dimensions of the ReO 3 like blocks and the exact way they are shared, different crystalline structures are formed. A typical example of this is shown in Figures 11 and 12 (these figures are drawn from a vision overlooking the infinite block direction). The material thus formed is very stiff. That is, since the octahedrons share their edges, the rotation of the octahedron is extremely strongly restrained, so that the formed void does not collapse during Li insertion.

最後に「ワドスレイ相」物質について簡潔な定義を与え
るとすれば次のようになる。
Finally, if we give a concise definition of the "Wadsley phase" material, it becomes as follows.

(i)組成(又は成分) 典型的には、(a)Nb及びO、(b)Nb、Ti及び
O、(c)Nb、W及びO、(d)V、W、及びO、
(e)Nb−O及びF(Fは、Oの代用)の組み合わせ
である。特別の例としては、第11図及び第12図に示
されるNb及びNb1229があげられる。尚、多
くの他の例の知られている。
(i) Composition (or component) Typically, (a) Nb and O, (b) Nb, Ti and O, (c) Nb, W and O, (d) V, W, and O,
(E) A combination of Nb-O and F (F is a substitute for O). Specific examples include Nb 2 O 5 and Nb 12 O 29 shown in FIGS. 11 and 12. It should be noted that many other examples are known.

(ii)構造 結晶構造について上述の説明及び第9図乃至第12図を
参照のこと。
(ii) Structure For the crystal structure, refer to the above description and FIGS. 9 to 12.

(iii)性質 構造が破壊されることなくLiが挿入され得る能力を持
っている。
(iii) Property It has the ability to insert Li without destroying the structure.

(iv)製法 本発明との関連で後に詳述するが、典型的には、Nb
、NbO、WO、WO、TiO、V
及びVOのような単純な酸化物を混ぜ合わせて、それ
ら混合物を高温度で加熱することにより製造される。
(iv) Production Method Although described in detail below in connection with the present invention, typically, Nb 2
O 5 , NbO 2 , WO 3 , WO 2 , TiO 2 , V 2 O 5
And simple oxides such as VO 2 are mixed together and the mixture is heated at an elevated temperature.

活性陽極としてこれらの化合物を使用し、活性陰極とし
てリチウムを使用する非水性電気化学電池は、開放回路
電池電圧が2.6〜2.8ボルトであった。電池電圧と
リチウム含有量の関係を図2〜6に、活性陽極材料とし
て、 WV7.5、W0.82.27.5、W0.62.4、WV
およびWV7.3をそれぞれ10.15、7.
65、6.0、7.1および7.9mgの量で有する電池
に関して示す。第一、第二、第四および第五の電池に対
して、xは0.34〜0.4であり、yは0.2〜0.
31であり、zは0.34〜0.4である。第二、第三
および第五の電池は、相の混合物を含んでいた。ここ
で、第1セル、第2セル、第3セル、第4セル及び第5
セルはそれぞれWV7.5、W0.82.27.5、W0.6
2.4、WVおよびWV7.3に対応する。
これらの電池は20mAでサイクルにかけた。電解質は炭
酸プロピレン中のLiAsFであり、陽極は、活性材
料に加えて、グラファイト50重量%を含んでいた。数
週間にわたって自己放電は観察されなかった。これらの
x、yおよびzの数は、値の好ましい範囲を限定してい
る。しかし、これらの値は概数である。
Non-aqueous electrochemical cells using these compounds as the active anode and lithium as the active cathode had an open circuit cell voltage of 2.6-2.8 volts. The relationship between the battery voltage and the lithium content is shown in FIGS. 2 to 6 as the active anode material: WV 2 O 7.5 , W 0.8 V 2.2 O 7.5 , W 0.6 V 2.4 O 7 , WV
2 O 7 and WV 2 O 7.3 were added to 10.15, 7.
Shown for cells having amounts of 65, 6.0, 7.1 and 7.9 mg. For the first, second, fourth and fifth cells, x is 0.34 to 0.4 and y is 0.2 to 0.
31 and z is 0.34 to 0.4. The second, third and fifth cells contained a mixture of phases. Here, the first cell, the second cell, the third cell, the fourth cell and the fifth cell
The cells are WV 2 O 7.5 , W 0.8 V 2.2 O 7.5 , W 0.6, respectively.
Corresponds to V 2.4 O 7 , WV 2 O 7 and WV 2 O 7.3 .
These cells were cycled at 20 mA. The electrolyte was LiAsF 6 in propylene carbonate and the anode contained 50% by weight of graphite in addition to the active material. No self-discharge was observed for several weeks. These x, y and z numbers limit the preferred range of values. However, these values are approximate.

組成物中の酸化バナジウムタングステンにより、望まし
い構造的および化学的特性の良好な組合わせが得られ
る。ニオブ含有化合物は効果的であるが、バナジウムは
リチウム挿入の際により還元し易く、この観点から好ま
しい成分であると考えられる。しかし、チタン−ニオブ
化合物は加工し易い様である。バナジウムにタングステ
ンを加えることにより、ワドスレイ相型構造が明らかに
安定する。例えば、化合物V2+δW1-δO7.5は4x4
x∞(M)−Nbのワドスレイ相型構造で合成で
きる。タングステン−バナジウム系における化学量論的
範囲内で特定の化合物を形成することが分かっている4
種類の化学的組成物がある。これらの組成物は、V2+δ
1-δO7.5(x=0.348〜0.400、y=0.
200〜0.304、z=0.348〜0.400)、
2.40.6(x=0.615、y=0.154、z
=0.231)、VWO7.3およびVWOであ
る。合成の温度に応じて、V2+δW1-δO7.5で形成さ
れる2種類の異なった化合物が知られている。非水性リ
チウム電気化学電池に好ましい形態は、800℃未満の
温度で形成され、(M)−Nb、4x4x∞のワ
ドスレイ相構造を有する。
The vanadium tungsten oxide in the composition provides a good combination of desirable structural and chemical properties. Although the niobium-containing compound is effective, vanadium is considered to be a preferable component from this viewpoint because it is more likely to be reduced when lithium is inserted. However, titanium-niobium compounds appear to be easy to process. The addition of tungsten to vanadium clearly stabilizes the wadley structure. For example, the compound V 2+ δW 1- δO 7.5 is 4 × 4
It can be synthesized with a wadsley phase structure of x∞ (M) -Nb 2 O 5 . It has been found to form certain compounds within the stoichiometric range in the tungsten-vanadium system 4
There are different types of chemical compositions. These compositions have V 2+ δ
W 1- δO 7.5 (x = 0.348-0.400, y = 0.
200-0.304, z = 0.348-0.400),
V 2.4 W 0.6 O 7 (x = 0.615, y = 0.154, z
= 0.231), V 2 WO 7.3 and V 2 WO 7 . Two different compounds are known to be formed with V 2+ δW 1- δO 7.5 depending on the temperature of synthesis. The preferred morphology for non-aqueous lithium electrochemical cells is formed at temperatures below 800 ° C. and has a (M) -Nb 2 O 5 , 4 × 4 × ∞ wadsley phase structure.

Mが、上記の様に、周期律表のIVB、VBおよびVIB族
から選択された金属の混合物である、MO2.3〜MO2.7
の範囲内の12種類の構造的および/または化学的に異
なったワドスレイ型相を製造した。酸化物をヘキサン中
のn−ブチルリチウムで処理することにより、化学量論
式LiγMO2.3-2.7を有するリチウム挿入した化合物
を化学的に合成した。0.5〜1.1のγの値(MO
2.3-2.7の酸素の範囲で与えられたワドスレイ型相構造
に内位添加されるリチウムの量を示す値)が室温で得ら
れた。すべての場合において、アセトニトリル中でヨウ
素との化学反応によりリチウムを除去し、本来の酸化物
相を変化させずに残すことができた。これらの結果か
ら、リチウム挿入による捩れに対して構造を安定化する
のに、縁部共有はほとんど必要ないことが分かる。例え
ば、ブロックサイズが最も大きな化合物、5x5x∞、
Nb1869、(MO2.633)、(x=0.0、y=
0.529、z=0.471)はn−ブチルリチウムと
可逆的に反応して化学量論式Li22Nb1869、γ
=0.85になった。
MO 2.3 to MO 2.7, wherein M is a mixture of metals selected from Groups IVB, VB and VIB of the Periodic Table, as described above.
Twelve structurally and / or chemically different Wadsley type phases within the range were prepared. A lithium-intercalated compound having the stoichiometric formula LiγMO 2.3-2.7 was chemically synthesized by treating the oxide with n-butyllithium in hexane. Γ value of 0.5 to 1.1 (MO
Value indicating the amount of lithium to be inner position added to Wadosurei type phase structure given in the range of oxygen 2.3-2.7) at room temperature was obtained. In all cases lithium could be removed by a chemical reaction with iodine in acetonitrile, leaving the original oxide phase unchanged. These results show that little edge sharing is needed to stabilize the structure against twisting due to lithium insertion. For example, the compound with the largest block size, 5x5x∞,
W 8 Nb 18 O 69 , (MO 2.633 ), (x = 0.0, y =
0.529, z = 0.471) reversibly reacts with n-butyllithium to give a stoichiometric formula of Li 22 W 8 Nb 18 O 69 , γ
= 0.85.

活性材料として、それぞれTiNb2462(x=0.0
77、y=0.927、z=0.0)6.95mgおよび
TiNb1029(x=0.286、y=0.714、
z=0.0)7.8mgを含む電池に対する、電池電圧と
リチウム含有量の関係を図7および図8に示す。さら
に、活性陽極材料としてTiNb10(x=0.5、
y=0.5、z=0.0)を有する良好な特性を有して
いた。電解質は炭酸プロピレン中の過塩素酸リチウムで
あり、陽極は、活性材料に加えて、50重量%のグラフ
ァイトを含んでいた。
As an active material, TiNb 24 O 62 (x = 0.0
77, y = 0.927, z = 0.0) 6.95 mg and Ti 2 Nb 10 O 29 (x = 0.286, y = 0.714,
The relationship between battery voltage and lithium content is shown in FIGS. 7 and 8 for a battery containing 7.8 mg of z = 0.0). Further, as an active anode material, TiNb 2 O 10 (x = 0.5,
It had good properties with y = 0.5, z = 0.0). The electrolyte was lithium perchlorate in propylene carbonate and the anode contained 50% by weight of graphite in addition to the active material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図1は、陰極および陽極を有する、本発明の非水性電池
の側面図である。 図2は、活性陽極としてWV7.5を有する電池の、
電池電圧とリチウム含有量の関係を示すグラフである。 図3は、活性陽極としてW0.82.27.5を有する電池
の、電池電圧とリチウム含有量の関係を示すグラフであ
る。 図4は、活性陽極としてW0.62.4を有する電池
の、電池電圧とリチウム含有量の関係を示すグラフであ
る。 図5は、活性陽極としてWVを有する電池の、電
池電圧とリチウム含有量の関係を示すグラフである。 図6は、活性陽極としてWV7.3を有する電池の、
電池電圧とリチウム含有量の関係を示すグラフである。 図7は、活性陽極としてTiNb1029を有する電池
の、電池電圧とリチウム含有量の関係を示すグラフであ
る。 図8は、活性陽極としてTiNb2462を有する電池
の、電池電圧とリチウム含有量の関係を示すグラフであ
る。 図9は、金属原子および最近傍の酸素原子により形成さ
れる八面体を表わす図である。 図10は、ReOの結晶構造を表わす図である。 図11は、Nbの結晶構造を表わす図である。 図12は、Nb1229の結晶構造を表わす図である。 〔主要部分の符号の説明〕 11……カソード(陰性) 13……アノード(陽極) 10……非水性二次電池
FIG. 1 is a side view of a non-aqueous battery of the present invention having a cathode and an anode. FIG. 2 shows a battery with WV 2 O 7.5 as the active anode,
It is a graph which shows the relationship between battery voltage and lithium content. FIG. 3 is a graph showing the relationship between battery voltage and lithium content of a battery having W 0.8 V 2.2 O 7.5 as an active anode. FIG. 4 is a graph showing the relationship between battery voltage and lithium content of a battery having W 0.6 V 2.4 O 7 as an active anode. FIG. 5 is a graph showing the relationship between battery voltage and lithium content of a battery having WV 2 O 7 as an active anode. FIG. 6 shows a battery with WV 2 O 7.3 as the active anode,
It is a graph which shows the relationship between battery voltage and lithium content. FIG. 7 is a graph showing the relationship between battery voltage and lithium content of a battery having Ti 2 Nb 10 O 29 as an active anode. FIG. 8 is a graph showing the relationship between battery voltage and lithium content of a battery having TiNb 24 O 62 as an active anode. FIG. 9 is a diagram showing an octahedron formed by a metal atom and the nearest oxygen atom. FIG. 10 is a diagram showing the crystal structure of ReO 3 . FIG. 11 is a diagram showing a crystal structure of Nb 2 O 5 . FIG. 12 is a diagram showing a crystal structure of Nb 12 O 29 . [Explanation of Signs of Main Parts] 11 ... Cathode (negative) 13 ... Anode (anode) 10 ... Non-aqueous secondary battery

フロントページの続き (72)発明者 ドナルド・ウインスロウ・マ−フイ− アメリカ合衆国07060ニユ−ジヤ−シイ・ サマ−セツト・ウオ−レン・オ−ルド・ス タ−リング・ロ−ド29 (56)参考文献 特開 昭54−108221(JP,A) 特開 昭55−12675(JP,A)Continuation of the front page (72) Inventor Donald Winslow Murphy-USA 07060 New York City Summer Set Warren Old Starling Road 29 (56) Reference References JP 54-108221 (JP, A) JP 55-12675 (JP, A)

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アノード、電解液、及びカソードからなる
非水性二次電池において、 該アノードの活性物質が原子組成式:xM・yM
・zM(Mを、CAS周期表のIVB
族、VB族およびVIB族の元素から選択された少なくと
も1つの元素、Mを、CAS周期表のVB族およびVI
B族の元素から選択された少なくとも1つの元素、およ
びMを、タングステン元素として、 また、x、yおよびzのうちの少なくとも2つの零以外
の値であり、x+y+z=1.0を満足し、該M、M
およびMのうちには少なくとも2種類の異なる元素
があるものとする)で表わされ、ワドスレイ相の結晶構
造を有する物質を含み、 該カソードがリチウムであり、そして 該電解液がリチウム塩を含む溶液であることを特徴とす
る非水性二次電池。
1. A non-aqueous secondary battery comprising an anode, an electrolytic solution, and a cathode, wherein the active material of the anode has an atomic composition formula: xM A O 2 .yM.
The B 2 O 5 · zM C O 3 (M A, IVB of the CAS Periodic Table
At least one element selected from the group VB, the group VIB and the group VIB, M B , in the group VB and VI of the CAS periodic table
At least one element selected from Group B elements and M C as a tungsten element, and at least two of x, y, and z are values other than zero and satisfy x + y + z = 1.0. , The M A , M
B and M C are represented by at least two different elements), and the cathode is lithium, and the electrolyte is a lithium salt. A non-aqueous secondary battery comprising a solution containing:
【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の電池におい
て、M及びMの少なくとも一方がVB族元素である
ことを特徴とする非水性二次電池。
2. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein at least one of M A and M B is a VB group element.
【請求項3】特許請求の範囲第2項に記載の電池におい
て、 該VB族元素がVであることを特徴とする非水性二次電
池。
3. The non-aqueous secondary battery according to claim 2, wherein the VB group element is V.
【請求項4】特許請求の範囲第3項に記載の電池におい
て、 xが約0.3乃至約0.6の範囲にあることを特徴とす
る非水性二次電池。
4. The battery according to claim 3, wherein x is in the range of about 0.3 to about 0.6.
【請求項5】特許請求の範囲第4項に記載の電池におい
て、 yが約0.15乃至約0.31の範囲にあることを特徴
とする非水性二次電池。
5. The battery according to claim 4, wherein y is in the range of about 0.15 to about 0.31.
【請求項6】特許請求の範囲第5項に記載の電池におい
て、 zが約0.2乃至約0.4の範囲にあることを特徴とす
る非水性二次電池。
6. The non-aqueous secondary battery according to claim 5, wherein z is in the range of about 0.2 to about 0.4.
【請求項7】特許請求の範囲第3項に記載の電池におい
て、 xが約0.62であり、yが約0.15であり、またz
が約0.23であることを特徴とする非水性二次電池。
7. The battery of claim 3 wherein x is about 0.62, y is about 0.15 and z
Is about 0.23, a non-aqueous secondary battery.
【請求項8】特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
電池において、該M元素がNbであることを特徴とす
る非水性二次電池。
8. A battery according to Patent paragraph 1 or claim 2, the non-aqueous secondary battery, wherein said M B element is Nb.
【請求項9】特許請求の範囲第8項に記載の電池におい
て、該M元素がTiであることを特徴とする非水性二
次電池。
9. The non-aqueous secondary battery according to claim 8, wherein the M A element is Ti.
【請求項10】特許請求の範囲第9項に記載の電池にお
いて、zが、約0.0であることを特徴とする非水性二
次電池。
10. The non-aqueous secondary battery according to claim 9, wherein z is about 0.0.
【請求項11】特許請求の範囲第10項に記載の電池に
おいて、xが約0.07乃至約0.50の範囲であり、
yが約0.50乃至約0.93の範囲であることを特徴
とする非水性二次電池。
11. The battery according to claim 10, wherein x is in the range of about 0.07 to about 0.50,
A non-aqueous secondary battery, wherein y is in the range of about 0.50 to about 0.93.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012199146A (en) * 2011-03-22 2012-10-18 Toshiba Corp Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60212959A (en) * 1984-04-06 1985-10-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
US4675260A (en) * 1984-11-12 1987-06-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Lithium battery including vanadium pentoxide base amorphous cathode active material
FR2644935B1 (en) * 1989-03-21 1996-05-15 Centre Nat Rech Scient NOVEL LIXMZV2´ZO5´T ELECTRODE MATERIAL, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND USE IN AN ELECTROCHEMICAL GENERATOR
US7341970B2 (en) * 2004-03-31 2008-03-11 Corning Incorporated Low thermal expansion articles
CA2810191C (en) * 2010-07-30 2018-06-12 Board Of Regents, The University Of Texas System Niobium oxide compositions and methods for using same
JP5230713B2 (en) 2010-10-29 2013-07-10 株式会社東芝 Battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
JP5694411B2 (en) * 2013-03-18 2015-04-01 株式会社東芝 Battery negative electrode, non-aqueous electrolyte battery, and battery pack
KR20150128645A (en) 2014-03-18 2015-11-18 가부시끼가이샤 도시바 Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP5908650B2 (en) 2014-03-18 2016-04-26 株式会社東芝 Battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
US12074300B2 (en) * 2018-06-08 2024-08-27 Cambridge Enterprise Limited Metal oxide-based electrode compositions

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3160531A (en) * 1961-02-24 1964-12-08 William C Spindler Galvanic cell electrode
US3655585A (en) * 1969-08-28 1972-04-11 Mallory & Co Inc P R Method of preparing cathodic electrodes
JPS54108221A (en) * 1978-02-13 1979-08-24 Sanyo Electric Co Nonnaqueous electrolyte cell
JPS5512675A (en) * 1978-07-12 1980-01-29 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte cell
US4198476A (en) * 1978-09-08 1980-04-15 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Nonaqueous secondary cell using metal oxide electrodes
US4228226A (en) * 1978-10-10 1980-10-14 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Nonaqueous secondary cell using vanadium oxide positive electrode
FR2442515A1 (en) * 1978-11-22 1980-06-20 Accumulateurs Fixes SOLID POSITIVE ACTIVE MATERIAL FOR SPECIFIC HIGH-ENERGY ELECTROCHEMICAL GENERATORS
US4233375A (en) * 1979-08-02 1980-11-11 Exxon Research & Engineering Co. High energy density plural chalcogenide cathode-containing cell

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012199146A (en) * 2011-03-22 2012-10-18 Toshiba Corp Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
US9240590B2 (en) 2011-03-22 2016-01-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery active material, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
US10193149B2 (en) 2011-03-22 2019-01-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery active material, nonaqueous electrolyte battery and battery pack

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JPS58220361A (en) 1983-12-21

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