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電極材料及びその製造方法 UPDATE コモンズ

国内特許コード P160012857
整理番号 N15021
掲載日 2016年3月17日
出願番号 特願2015-178100
公開番号 特開2017-054705
出願日 平成27年9月10日(2015.9.10)
公開日 平成29年3月16日(2017.3.16)
発明者
  • 新井 進
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 電極材料及びその製造方法 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】 導電助剤を使用することなくシリカを活物質として使用することを可能とする電極材料及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係る電極材料は、基材上に、銅からなる薄板状の析出物が交錯する形態を備える銅三次元ナノ構造体が形成され、前記銅三次元ナノ構造体にシリカ粒子が担持されていることを特徴とする。
銅三次元ナノ構造体にシリカ粒子を担持させる方法としては、ゾルゲル法を利用して銅三次元ナノ構造体にシリカ粒子を析出させる方法が有効である。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


本発明者は、基材上に、薄い板状のめっき金属からなる析出物がランダムに交錯した形態となる構造体を、電解めっき法により形成する方法を提案した(特許文献1)。この構造体を銅めっきにより形成したものが銅三次元ナノ構造体である。
この銅三次元ナノ構造体は、薄い板状の析出物がランダムに交錯した形態となるため、その内部に他の物質を取り込むといったことが可能であり、たとえば、銅三次元ナノ構造体の内部にリチウムイオンの理論容量が大きな物質を取り込むことにより、リチウムイオン電池の負極材料として利用することができる。



現行のリチウムイオン電池では、負極の活物質としてグラファイト(理論容量:372mAh/g)が使用されている。リチウムイオン電池の負極の活物質には、グラファイトよりも理論容量が大きな材料として、Sn(理論容量:991mAh/g)、Si(理論容量:4200mAh/g)、シリカ(SiO2 理論容量:約2000mAh/g)がある。したがって、負極の活物質として、グラファイトの替りにSnあるいはSi、シリカを利用することができれば、従来よりも充放電特性の優れたリチウムイオン電池を得ることが可能である。

産業上の利用分野


本発明は、電極材料及びその製造方法に関し、より詳細にはリチウムイオン電池の負極等に用いられる電極材料及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基材上に、銅からなる薄板状の析出物が交錯する形態を備える銅三次元ナノ構造体が形成され、
前記銅三次元ナノ構造体にシリカ粒子が担持されていることを特徴とする電極材料。

【請求項2】
前記シリカ粒子が、粒径50nm~300nmの球体状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の電極材料。

【請求項3】
基材上に、銅からなる薄板状の析出物が交錯する形態を備える銅三次元ナノ構造体を形成する工程と、
ゾルゲル法により前記銅三次元ナノ構造体にシリカ粒子を析出させる工程と、
を備えることを特徴とする電極材料の製造方法。

【請求項4】
前記ゾルゲル法により銅三次元ナノ構造体にシリカ粒子を析出させる工程として、
エタノールと、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を攪拌する工程と、
攪拌後の溶液に銅三次元ナノ構造体を形成した基材を浸漬させる工程と、
次いで、アンモニア水を加えて反応させる工程と
を備えることを特徴とする請求項3記載の電極材料の製造方法。

【請求項5】
前記基材上に銅三次元ナノ構造体を形成する工程において、
添加剤としてポリアクリル酸を加えた銅めっき浴を使用し、ポリアクリル酸のモル濃度cを、2×10-5 M<c<2×10-3 Mの範囲に設定して、電解銅めっき法により銅三次元ナノ構造体を形成することを特徴とする請求項3または4記載の電極材料の製造方法。

【請求項6】
請求項1または2記載の電極材料を負極に使用したことを特徴とするリチウムイオン電池。


国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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