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バインダーフリー電池 新技術説明会

国内特許コード P150011236
掲載日 2015年1月29日
出願番号 特願2013-505792
登録番号 特許第6004540号
出願日 平成24年3月1日(2012.3.1)
登録日 平成28年9月16日(2016.9.16)
国際出願番号 JP2012001393
国際公開番号 WO2012127790
国際出願日 平成24年3月1日(2012.3.1)
国際公開日 平成24年9月27日(2012.9.27)
優先権データ
  • 特願2011-060503 (2011.3.18) JP
  • 特願2011-265920 (2011.12.5) JP
発明者
  • 守友 浩
  • 松田 智行
  • 高地 雅光
  • 栗原 佑太朗
出願人
  • 国立大学法人 筑波大学
発明の名称 バインダーフリー電池 新技術説明会
発明の概要 導電部材(21)の表面に、導電材およびバインダーが非混合且つ活物質としてのプルシャンブルー型のシアノ架橋金属錯体を含む薄膜(22)が形成された正極部材(11)と、前記正極部材(11)と対を成す負極部材(12)と、リチウム塩を含み前記正極部材(11)及び負極部材(12)に接触する電解質と、を備えたことを特徴とするバインダーフリー電池(1)により、プルシャンブルー類似体を使用した正極部材のサイクル特性を向上させる。
従来技術、競合技術の概要



充放電可能な二次電池として広く使用されているリチウムイオン二次電池では、正極は、LiCoO2やLiMn2O4等の活物質、アセチレンブラック等の導電材、ポリフッ化ビニリデン:PVDFやポリテトラフルオロエチレン:PTFE等のバインダーを混合し、金属電極に貼り付けられた構造が従来公知である。そして、正極内では、活物質/バインダー/導電材界面での酸化還元反応、バインダー内のイオン輸送等が発生し、様々な要因が電池特性(サイクル特性、充放電速度等)を支配している。





二次電池の正極として、プルシャンブルー類似体を使用した技術として、下記の非特許文献1~4記載の技術が従来公知である。

非特許文献1(N.Imanishi et al. / Journal of Power Sources,79(1999)215-219)には、216ページ左欄の中段部分に、シアン化鉄(Fe4[Fe(CN)6])のプルシャンブルー類似体の粉に、アセチレンブラックの導電材を20[wt%]、ポリテトラフルオロエチレンのバインダーを0.1[wt%]、を混合したものを負極として使用し、金属リチウムの薄膜を正極として使用し、ポリエチレンのセパレータを使用して、電解質としてLiClO4を使用したリチウムイオン二次電池が記載されている。





非特許文献2(N.Imanishi et al. / Journal of Power Sources,81-82(1999)530-534)には、531ページ下から2行目から右欄に、プルシャンブルー類似体である鉄錯体の粉に、アセチレンブラックの導電材を20[wt%]、ポリテトラフルオロエチレンのバインダーを0.1[wt%]、を混合したものを負極として使用し、金属リチウムの薄膜を正極として使用し、ポリエチレンのセパレータを使用して、電解質としてLiClO4を使用したリチウムイオン二次電池が記載されている。なお、非特許文献2には、鉄錯体として、Mn-Fe錯体、Co-Fe錯体、Ni-Fe錯体、Cu-Fe錯体、V-Fe錯体を使用した電池が記載されている。





非特許文献3(M.Okubo et al. /The Journal of Physical Chemistry Letters, 2010,1,2063-2071)には、2069ページの後段部分等に、粉末状のプルシャンブルー類似体(PBAs)をペーストにした試料には、アセチレンブラック(導電材)が20[wt%]混合されていることが記載されている。





非特許文献4(朝倉大輔、他6名、日本物理学会、2010秋季大会、23pRG-4)には、プルシャンブルー類似体として、粉末状のMn-Mn系のシアノ錯体を正極材とするリチウムイオン電池に関する技術が記載されている。なお、非特許文献3,4のように、粉末状のプルシャンブルー類似体は、電極に直接つける方法はなく、バインダー等を混ぜて作成している。

産業上の利用分野


本発明は、導電材やバインダーが混合されていないバインダーフリー電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
導電部材の表面に、導電材およびバインダーが非混合且つ活物質としてのプルシャンブルー型のシアノ架橋金属錯体を含む薄膜が形成された正極部材と、
前記正極部材と対を成す負極部材と、
リチウム塩を含み前記正極部材及び負極部材に接触する電解質と、
を備えたことを特徴とするバインダーフリー電池。

【請求項2】
酸化インジウム錫により構成された前記導電部材と、前記導電部材の表面に電解析出された前記シアノ架橋金属錯体を含む薄膜と、を有する前記正極部材、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のバインダーフリー電池。

【請求項3】
透明材料により構成された前記導電部材と、
前記正極部材と前記負極部材との間に配置されて前記正極部材と前記負極部材とを隔離し且つ前記電解質を保持する白色のセパレータと、
前記正極部材、前記負極部材、前記セパレータを内部に収容すると共に、内部の正極部材を視認可能な透明な透明部を有するケースと、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のバインダーフリー電池。

【請求項4】
Aをアルカリ金属の少なくとも一種、xを0より大きく2以下の数、yを0より大きく1以下の数、zを0より大きく14以下の数とした場合に、化学式AMn[Fe(CN)・zHOで表される前記シアノ架橋金属錯体、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のバインダーフリー電池。

【請求項5】
粒径が100nmオーダー以下の粒子から構成される前記薄膜、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のバインダーフリー電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013505792thum.jpg
出願権利状態 登録
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