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二次電池 コモンズ

国内特許コード P150012127
掲載日 2015年7月3日
出願番号 特願2015-042831
公開番号 特開2016-162687
出願日 平成27年3月4日(2015.3.4)
公開日 平成28年9月5日(2016.9.5)
発明者
  • 阿波賀 邦夫
  • 吉川 浩史
  • 張 中岳
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 二次電池 コモンズ
発明の概要 【課題】電池容量が大きく、且つ優れた充放電サイクル特性をも備えた二次電池を提供すること。
【解決手段】正極層2及び負極層4を備えた、充放電可能な二次電池において、正極活物質として、アントラキノンジカルボン酸の構造異性体からなる群より選ばれる一種以上のものと、銅化合物又はマンガン化合物とを反応せしめて得られる金属有機構造体を用い、これと炭素材料を混合して、かかる正極層2を構成した。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近年、携帯電話やポータブル電子機器の市場拡大に伴い、これらに用いられる二次電池に対しては、エネルギー密度が大きく、且つ高出力であることが、従来にも増して要求されてきている。そして、この要求に応えるべく、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを荷電担体として、その電荷授受に伴う電気化学反応を利用した二次電池が開発され、中でも、エネルギー密度の大きなリチウムイオン二次電池が、現在、広く普及するに至っている。



ここで、リチウムイオン二次電池としては、リチウムを含有するCoやMn、Ni等の遷移金属酸化物を電極活物質として用いるものが提案されており(特許文献1及び特許文献2を参照)、このような電極活物質に対するリチウムイオンの挿入反応及び脱離反応を利用して、電池の充放電が行なわれている。しかしながら、かかるリチウムイオン二次電池は、遷移金属酸化物結晶中のリチウムイオンの移動が律速となるために、大きな電流で充放電を行なうと、利用率が低下するようになる。このため、従来のリチウムイオン二次電池にあっては、出力が制限され、また充電時間も長いという問題を内在していた。



そのような状況の下、本発明者等の一部は、正極活物質として、配位子を介して遷移金属原子が集合した金属錯体クラスターのうちの特定のものを用いた、分子クラスター二次電池を、先に提案している(特許文献3を参照)。かかる特許文献3に開示の分子クラスター二次電池にあっては、正極活物質として金属錯体クラスターを用いているところから、エネルギー密度が高く高出力であり、また、充放電を繰り返しても容量低下が少ない、換言すれば、充放電サイクル特性に優れた、二次電池となっている。



しかしながら、本発明者等が、特許文献3にて提案した分子クラスター二次電池について、鋭意、研究を進めたところ、電池容量や充電時間等の点においては非常に優れているものの、充放電リサイクル特性については、従来のリチウムイオン二次電池との比較においては優れているものの、未だ改善の余地が残されているものであることが判明したのである。



一方、複数の金属イオン(金属錯体クラスター)と有機配位子とから構成され、メソ孔(直径が2~50nm程度の細孔)空間を有する、ジャングルジム状構造等の三次元構造を呈する物質として、金属有機構造体(metal organic framework )が、従来より知られている。かかる金属有機構造体は、その結晶構造の内部にメソ孔空間を有しているところから、ガス吸蔵(吸着)や触媒、反応場、イオン伝導等の分野において注目を集めており、その利用についての研究が進められている。

産業上の利用分野


本発明は、二次電池に係り、特に、金属有機構造体を正極活物質として用いた二次電池に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
アントラキノンジカルボン酸の構造異性体からなる群より選ばれる一種以上のものと、銅化合物又はマンガン化合物とを反応せしめて得られる金属有機構造体を、正極活物質として用いることを特徴とする二次電池。

【請求項2】
前記金属有機構造体が、2,7-アントラキノンジカルボン酸と過塩素酸銅(II)とを反応せしめて得られるものである請求項1に記載の二次電池。

【請求項3】
前記金属有機構造体が、2,6-アントラキノンジカルボン酸及び2,7-アントラキノンジカルボン酸と、塩化マンガン(II)とを反応せしめて得られるものである請求項1に記載の二次電池。

【請求項4】
前記金属有機構造体と炭素材料とから、正極が形成されている請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の二次電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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