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正極活物質およびそれを用いる二次電池

国内特許コード P170013865
整理番号 (S2013-0172-N0)
掲載日 2017年3月17日
出願番号 特願2014-545790
出願日 平成25年11月12日(2013.11.12)
国際出願番号 JP2013080577
国際公開番号 WO2014073702
国際出願日 平成25年11月12日(2013.11.12)
国際公開日 平成26年5月15日(2014.5.15)
優先権データ
  • 特願2012-248762 (2012.11.12) JP
発明者
  • 岡田 重人
  • 中本 康介
  • 加納 佑輔
出願人
  • 国立大学法人九州大学
発明の名称 正極活物質およびそれを用いる二次電池
発明の概要 低コストに製造することができ、十分な放充電容量を有する水系ナトリウムイオン二次電池用の正極活物質およびその製造技術として、水系ナトリウムイオン二次電池用の正極活物質は、ナトリウム含有リン酸塩NaMP(Mは遷移金属元素)から成るものが提供され、優れた充放電特性を発揮する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


リチウムイオン二次電池は、高電圧で高エネルギー密度を達成できる二次電池として盛んに研究が進められている。リチウムイオン二次電池の電解液は、主として有機溶媒を用いる非水系溶媒が使用されているが、高価で引火しやすいことから、安全性やコストの面で問題がある。すなわち、現行のリチウムイオン電池は電解液に引火点が低く、高コストで粘性の高い非水溶媒が用いられており、安全性や経済性、レート特性の点で問題がある。これら3つの課題を解決するため、引火点が無く、安価で伝導度の高い水系電解液が検討され、水の電気分解が起こらない電位窓の制約の中で、安価であり引火しない利点がある水系の電解液を使用する二次電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。



しかし、リチウムイオン電池は約1.2Vの水系電位窓の制約があるため、高電位をもつリチウムの特徴を生かせない。リチウムをナトリウムに置き換えた水系二次電池は、安価で安全性の高い次世代型二次電池として、しかも非水系ではレート特性に難のあるナトリウムイオン電池の欠点を払拭できるものと期待できる。水系二次電池のうち、リチウムイオン二次電池の電解質中で電気伝導を担うリチウムイオンをナトリウムイオンに置き換えた二次電池が実現できれば、より一層低コストで安全性の高い二次電池となり得る。ナトリウムイオン二次電池は、現在のところ、非水系の電解液を使用するものは、いくつか提案されている(例えば、特許文献2、特許文献3、非特許文献1参照)が、水系ナトリウムイオン二次電池に関するものは現在、Na0.44MnO2を正極、NaTi(POを負極、2M Na2SO4水溶液を電解液にした組合わせのフルセル特性しか報告されていない(非特許文献2参照)。

産業上の利用分野


本発明は、二次電池の技術分野に属し、特に、水系ナトリウムイオン二次電池を構成する新規な正極活物質およびそれを用いる水系ナトリウムイオン二次電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ナトリウム含有リン酸塩NaMP(Mは遷移金属元素)から成ることを特徴とする水系ナトリウムイオン二次電池用の正極活物質。

【請求項2】
Mが、FeまたはMnのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の水系ナトリウムイオン二次電池用の正極活物質。

【請求項3】
カーボンコート処理された請求項1または請求項2に記載の水系ナトリウムイオン二次電池用の正極活物質。

【請求項4】
アニール処理された請求項1~3のいずれかに記載の水系ナトリウムイオン二次電池用の正極活物質。

【請求項5】
請求項1~4のいずれかに記載の正極活物質から成る正極と、NaSO、NaNO3またはNaClOのうちの一または複数を電解質とする電解液を含むことを特徴とする水系ナトリウムイオン二次電池。

【請求項6】
負極がNaTi2(PO43から成ることを特徴とする請求項5に記載の水系ナトリウムイオン二次電池。

【請求項7】
正極活物質NaFePから成る正極と、NaTi2(PO43から成る負極と、電解質NaSOから成る電解液を含むことを特徴とする水系ナトリウムイオン二次電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014545790thum.jpg
出願権利状態 公開
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