TOP > 国内特許検索 > 硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体

硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体 新技術説明会

国内特許コード P120006589
掲載日 2012年2月2日
出願番号 特願2010-092085
公開番号 特開2011-222389
登録番号 特許第5679260号
出願日 平成22年4月13日(2010.4.13)
公開日 平成23年11月4日(2011.11.4)
登録日 平成27年1月16日(2015.1.16)
発明者
  • 堤 宏守
  • 砂田 和輝
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体 新技術説明会
発明の概要 【課題】非水電解質二次電池の正極活物質として硫黄を用いた場合に、本来硫黄の有するエネルギー密度を十分に発現し得る、正極活物質としての硫黄/導電性ポリマー複合体を提供する。
【解決手段】溶融電界紡糸法により形成した繊維状硫黄に導電性ポリマーとなるモノマーを吸着させた後、重合させることにより、該硫黄繊維の主として表面に薄い導電性ポリマーの被膜を形成させることを特徴とする、実質的に繊維状硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体正極活物質。導電性ポリマーとしてはポリピロールが好ましい。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要


近年、急速な携帯電子機器や電気自動車の普及に伴い、高容量で繰り返し充放電可能な二次電池が要求され、開発が盛んに行われている。なかでもリチウム電池が、軽量で高出力が期待されることから、特に注目されている。現在、リチウム電池としては、正極にLiCoOやLiMnなど、負極にはカーボンや金属リチウムが用いられているケースが多いが、負極カーボンの場合、電気容量が300-370mAh/g、リチウムの場合、3830mAh/gであるのに対して、正極のLiCoOやLiMnの電気容量は、110-140mAh/g程度であり、正極材料の開発が望まれている。



一方高エネルギー密度電池の正極としては、硫黄が着目されている。硫黄はLiSまでリチウムと完全に反応すると仮定した場合、2600Wh/gの理論エネルギー密度と1672mAh/gの理論的に高い容量を有している。さらに硫黄は毒性が低く、資源も豊富であるため、安価であるという利点もある。



しかしながら、硫黄は反応性に乏しく、また絶縁体であるため、正極活物質に用いるためには、硫黄の活性を高め、更に導電性を付与する必要がある。そこで、これらの欠点を補うため、開発が多くなされており、例えば金属ナトリウムを負極とし、硫黄を正極とする二次電池として、硫黄の活性を高めるために、作動温度を300℃以上とする提案がなされている。このような高温下での作動を改良するナトリウム/硫黄電池として、混合物全体の重量に対して50~70重量%の硫黄、15~30重量%の炭素、15~20重量%のポリエチレンオキサイドの混合物を正極として用い、負極をナトリウム又はナトリウム含有炭素或いはナトリウム酸化物として、電解液にナトリウム塩を含むグリミド(grymid)溶液を用いることで、常温作動のナトリウム/硫黄電池(特許文献1)が提案されている。



また、硫黄の微粉体と炭素の微粉体とをメカノケミカルフュージョン法により緊密一体化した複合体を正極とする提案(特許文献2)などが提案されている。



しかしながら、300℃もの高温下に作動する電池では装置の大型化や安定性に欠けるなどの不便があり、硫黄と炭素等とを混合する正極にあっては硫黄以外の不純物の混合割合が多くなること及び繰り返し充放電することにより硫黄化合物が電解液中に溶出し、次第に出力が低下するという欠点があった。そこで硫黄を正極活物質として高エネルギー密度で長期間安定的に作用する正極材料の開発が期待されていたのである。

産業上の利用分野


本発明は、繊維状の硫黄とそれを取り囲むように存在する導電性ポリマーよりなる複合体であって、電池の正極活物質として有用な複合体に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
繊維状硫黄に導電性ポリマーとなるモノマーを吸着させた後、重合させることを特徴とする硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。

【請求項2】
導電性ポリマーを5~30重量%含むことを特徴とする請求項1記載の硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。

【請求項3】
繊維状硫黄が、平均直径50μm以下であり、不織布を形成している請求項1又は2記載の硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。

【請求項4】
導電性ポリマーがポリピロールである請求項1乃至3のうちいずれかに記載の硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。

【請求項5】
繊維状硫黄が溶融電界紡糸法により作製されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2010092085thum.jpg
出願権利状態 登録
山口TLOは平成11年11月に山口大学の教官50名の出資により設立された、リエゾン一体型のTLO活動会社です。山口大学を主とし、山口県内の大学・高専の研究成果をご紹介致します。特許の内容に興味を持たれた方は、下記までご連絡ください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close