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Sn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法 コモンズ

国内特許コード P160012845
整理番号 N15019
掲載日 2016年3月15日
出願番号 特願2015-156859
公開番号 特開2016-056447
出願日 平成27年8月7日(2015.8.7)
公開日 平成28年4月21日(2016.4.21)
優先権データ
  • 特願2014-182990 (2014.9.9) JP
発明者
  • 新井 進
  • 西村 晃一
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 Sn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】リチウムイオン電池の負極の集電体としての利用が検討されている、Sn或いはSn-Ag等のSn系金属がめっき表面又は内部に保持された銅三次元ナノ構造体の製造方法の提供。
【解決手段】基材の表面に銅三次元ナノ構造体を形成する工程と、銅三次元ナノ構造体に、置換Snめっき、あるいは置換Sn-Ag合金めっきを施し、前記銅三次元ナノ構造体上にSnあるいはSn-Ag合金を析出させる工程と、を備えるSn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法。なお、置換Snめっき、あるいは置換Sn-Ag合金めっきにかえて、電解Snめっき、電解Sn-Ag合金めっきを銅三次元ナノ構造体に施して、銅三次元ナノ構造体上にSnあるいはSn-Ag合金を析出させることも可能であるSn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


ナノ構造材料はリチウムイオン電池やキャパシタの分野で注目を集めている。特に、銅三次元ナノ構造材料はリチウムイオン電池の負極の集電体としての利用が期待されている。
銅三次元ナノ構造材料として、アルミナ酸化膜を鋳型とした銅ナノピラーがある。銅ナノピラー上にFe3O4を電析させた電極は100サイクルを超えても容量の劣化が抑えられることが報告されている(非特許文献1)。また、銅ナノピラー上にSnやSn-Ni合金を電析させることで、Snの欠点である充放電の際の大きな体積膨張・収縮による電極からの滑落を防ぎ、良好なサイクル特性を示す報告もある(非特許文献2)。
しかしながら、銅ナノピラーの作製工程は複雑であり、より簡易な銅三次元ナノ構造材料の作製が望まれている。本発明者は、よりシンプルな方法を用いた銅三次元ナノ構造物の作製について報告している(非特許文献3)。



リチウムイオン電池の負極材料としては、Snはグラファイトの約3倍の比容量を有することから、Snを負極の活物質とすることが検討され、Sn-Cu、Sn-NiといったSn合金を負極の活物質に使用することについても多くの研究がなされている(特許文献1等)。また、Sn合金としてSn-Ag合金を負極の活物質として使用した例が報告されている(非特許文献4、5)。

産業上の利用分野


本発明は、Sn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法及び電池の負極材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
Sn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法であって、
基材の表面に銅三次元ナノ構造体を形成する工程と、
前記銅三次元ナノ構造体に、置換Snめっきあるいは電解Snめっきを施し、前記銅三次元ナノ構造体上にSnを析出させる工程と、
を備えることを特徴とするSn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法。

【請求項2】
Sn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法であって、
基材の表面に銅三次元ナノ構造体を形成する工程と、
前記銅三次元ナノ構造体に、置換Sn-Ag合金めっきあるいは電解Sn-Ag合金めっきを施し、前記銅三次元ナノ構造体上にSn-Ag合金を析出させる工程と、
を備えることを特徴とするSn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法。

【請求項3】
基材の表面に銅三次元ナノ構造体を形成する工程として、
めっき浴の添加剤としてポリアクリル酸を使用し、めっき浴におけるポリアクリル酸の濃度cを、
2×10-5 M<c<2×10-3 M
の範囲に設定して、前記基材の表面に電解めっきを施すことを特徴とする請求項1または2記載のSn系金属を保持する銅三次元ナノ構造体の製造方法。

【請求項4】
前記めっき浴のポリアクリル酸の濃度cを、
1×10-4 M<c<5×10-4 M
の範囲に設定することを特徴とする請求項3記載の銅三次元ナノ構造体の製造方法。

【請求項5】
基材上に、銅からなる板状体がランダムに交錯した形態となる銅三次元ナノ構造体が形成され、
前記板状体の表面にSn系金属が担持されていることを特徴とする電池の負極材料。

【請求項6】
前記Sn系金属として、Snが担持されていることを特徴とする請求項5記載の電池の負極材料。

国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015156859thum.jpg
出願権利状態 公開
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