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繊維状硫黄及びその製造方法

国内特許コード P160013293
整理番号 H26-055
掲載日 2016年9月8日
出願番号 特願2014-260325
公開番号 特開2015-063463
登録番号 特許第5854447号
出願日 平成26年12月24日(2014.12.24)
公開日 平成27年4月9日(2015.4.9)
登録日 平成27年12月18日(2015.12.18)
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 繊維状硫黄及びその製造方法
発明の概要 【課題】 本発明の課題は、電池の正極活物質等として有用な硫黄を提供することにある。
【解決手段】 形状が繊維状であり、平均直径が50μm以下であることを特徴とする繊維状硫黄。硫黄を溶融し、前記溶融した硫黄を、電場内で伸長させることを特徴とする繊維状硫黄の製造方法。
【選択図】 なし
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、繊維状硫黄、繊維状硫黄で形成された不織布及び繊維状硫黄の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
形状が繊維状であり、平均直径が10μm以上50μm以下であり、長さが1cm以上であることを特徴とする繊維状硫黄。

【請求項2】
長さが1cm以上30cm以下であることを特徴とする請求項1記載の繊維状硫黄。

【請求項3】
請求項1又は2記載の繊維状硫黄で形成された不織布。

【請求項4】
硫黄を180~250℃で溶融し、前記溶融した硫黄を、電場内で伸長させることを特徴とする繊維状硫黄の製造方法。

【請求項5】
ノズルとコレクター間に8kV~10kVの電圧を印加し、溶融した硫黄を前記ノズルから噴出させて伸長させることを特徴とする請求項4記載の繊維状硫黄の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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