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正極活物質およびその利用 コモンズ

国内特許コード P110002116
掲載日 2011年4月5日
出願番号 特願2007-009625
公開番号 特開2008-177061
登録番号 特許第5082095号
出願日 平成19年1月18日(2007.1.18)
公開日 平成20年7月31日(2008.7.31)
登録日 平成24年9月14日(2012.9.14)
発明者
  • 高田 潤
  • 藤井 達生
  • 中西 真
出願人
  • 国立大学法人 岡山大学
発明の名称 正極活物質およびその利用 コモンズ
発明の概要

【課題】リチウムイオン2次電池の材料として用いた場合に、放電容量および充電容量に優れるリチウムイオン2次電池を提供することができ、LiCoOなどのコバルト含有化合物の代替材料として用いることができる正極活物質およびその利用を提供する。
【解決手段】本発明の正極活物質は、鉄細菌によって生成された鉄細菌酸化鉄を含むものである。上記の構成によれば、鉄細菌によって生成された鉄細菌酸化鉄は、合成された酸化鉄よりも非晶質性が高く、リチウムイオンが侵入するための隙間が多く形成されていると考えられる。したがって、放電容量および充電容量に優れるリチウムイオン2次電池の材料となり、LiCoOなどのコバルト含有化合物の代替材料として用いることが可能な正極活物質を提供することができる。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


近年、携帯電話、ノート型パソコンおよびデジタルカメラなどの消費電力の高い製品に対し、高エネルギー密度、高電圧、充電容量・放電容量およびサイクル特性に優れた2次電池が必要とされている。2次電池としては、ニッケル-水素電池、鉛蓄電池、ニッケル-カドミウム電池などが用いられてきたが、充電容量および放電容量に優れる2次電池として、リチウムイオン2次電池が注目されている。



リチウムイオン2次電池の正極の材料としては、コバルトを含有しているLiCoO、LiMnOなどが主に用いられ、リチウムイオン2次電池の負極の材料としては、例えば、炭素材料が用いられたリチウムイオン2次電池が使用されている。これらコバルト含有化合物を用いたリチウムイオン2次電池は、他の2次電池に比較して、エネルギー密度、充電容量・放電容量およびサイクル特性に優れるため、非常に有用である。



しかしながら、上記リチウムイオン2次電池は、優れた性能を示すものの、正極の材料であるCo、Mnなどが豊富に採取可能ではなく、高コストであるため、材料枯渇および高コストの問題から代替材料が求められている。また、Coには人体に有害であるという問題点があり、代替材料の要求が強く求められている。



そこで、FeとO及び/又はOHとからなる8面体のc軸方向の積層数が3~50である2L型フェリハイドライト(2-line ferrihydrite)からなることを特徴とする正極活物質が開発され、特許文献1に開示されている。



特許文献1に記載の正極活物質は、コバルト含有化合物を含まずFeとO及び/又はOHを主要成分とするため、LiCoO、LiMnOなどのコバルト含有化合物の代替材料として用いられることが可能である。



ところで、発明者らは鉄細菌を用いた鉄バクテリア浄水法(バイオ浄水法)によって生じた凝集沈殿物などから、鞘状酸化鉄粒子(中空繊維状鞘構造の酸化鉄粒子)を製造する方法を特許文献2に開示している。なお、発明者らは、鉄細菌酸化鉄の同定方法についても特許文献3に開示している。

【特許文献1】特開2005-79029号公報(平成17年3月24日公開)

【特許文献2】特開2005-272251号公報(平成17年10月6日公開)

【特許文献3】H.Hashimoto, S. Yokoyama, H. Asaoka, Y. Kusano, Y. Ikeda, M. Seno, J. Takada, T. Fujii, M. Nakanishi, R. Murakami, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 2006, 10, 793-795

産業上の利用分野


本発明は、正極活物質およびその利用に関するものであり、詳細にはリチウムイオン2次電池の材料として用いた場合に、放電容量および充電容量に優れるリチウムイオン2次電池を提供することができ、LiCoOなどのコバルト含有化合物の代替材料として用いることができる正極活物質およびその利用に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
鉄細菌によって生成された鉄細菌酸化鉄を含むことを特徴とするリチウムイオン2次電池の材料である正極活物質。

【請求項2】
上記鉄細菌酸化鉄は、鉄バクテリア浄水法によって生じた凝集沈殿物から分離されたものであることを特徴とする請求項1に記載の正極活物質。

【請求項3】
上記鉄細菌が、レプトシリックス属細菌( Leptothrix sp. )であることを特徴とする請求項1に記載の正極活物質。

【請求項4】
上記鉄細菌酸化鉄が、300℃以上、800℃以下で加熱されてなる被加熱材であることを特徴とする請求項1に記載の正極活物質。

【請求項5】
鉄細菌によって生成された鉄細菌酸化鉄が、300℃以上、800℃以下で加熱されてなる、リチウムイオン2次電池の正極の材料である被加熱材。

【請求項6】
請求項1~4の何れか1項に記載の正極活物質を主要成分として含むことを特徴とするリチウムイオン2次電池の正極。

【請求項7】
請求項6に記載のリチウムイオン2次電池の正極を含むことを特徴とするリチウムイオン2次電池。
産業区分
  • その他電子
  • 微生物工業
  • 衛生設備
  • 廃水処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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