TOP > 国内特許検索 > マグネシウム二次電池用電解液およびそれを用いたマグネシウム二次電池

マグネシウム二次電池用電解液およびそれを用いたマグネシウム二次電池 UPDATE コモンズ

国内特許コード P170014638
整理番号 DP1739
掲載日 2017年10月24日
出願番号 特願2016-029574
公開番号 特開2017-147169
出願日 平成28年2月19日(2016.2.19)
公開日 平成29年8月24日(2017.8.24)
発明者
  • 土井 貴之
  • 稲葉 稔
  • 杉田 美樹
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 マグネシウム二次電池用電解液およびそれを用いたマグネシウム二次電池 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】電位窓が広く、優れた充放電特性を実現できるマグネシウム二次電池用電解液およびそれを用いたマグネシウム二次電池を提供する。
【解決手段】電解質としてテトラフルオロホウ酸マグネシウム(Mg(BF4)2)を、溶媒として環状エステルを含むことを特徴とするマグネシウム二次電池用電解液、および、前記電解液を含むマグネシウム二次電池。前記環状エステルの例として、炭酸プロピレン、炭酸エチレンおよびγ-ブチロラクトンが挙げられ、特に炭酸プロピレンが好ましい。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


現在、スマートフォン、携帯電話、タブレット等のモバイル機器や、電気自動車等の電源として、リチウムイオン二次電池が一般に使用されているが、リチウムイオン二次電池は材料費が高く、また、リチウムが非常に高い反応性を示すため、安全性の面で問題が指摘されている。
このためリチウムイオン二次電池に代わる次世代革新型二次電池の開発が求められており、その有力候補としてマグネシウム(Mg)金属を負極に用いるマグネシウム二次電池が注目されている。



マグネシウム二次電池は高い理論容量密度を有するため、高エネルギー密度が期待できる。また、マグネシウムは海水や鉱物中に広く存在しており資源的に豊富であるため、リチウムより安価で安定した供給が可能であり、さらにリチウムと比べて安全性が高いという利点を有する。



しかしながら、マグネシウム二次電池を実用化するためには克服すべき課題も多い。例えば、マグネシウム二次電池の実用化のためには、マグネシウム金属の溶解・析出反応を可逆的に進行させる(すなわち、充電・放電を安定に行う)ための電解液が必要である。これに関連して、非特許文献1には、負極としてマグネシウム金属、電解液としてグリニャール試薬を含むテトラヒドロフラン溶液、陽極としてMo68を用いたマグネシウム二次電池が報告されているが、非特許文献1に記載されているサイクリックボルタモグラムから、この電解液を用いた場合、特にマグネシウムの溶解反応が遅いことが読み取れる。また、この電解液は2.5V未満(マグネシウム参照極に対する電位)で分解し始めるので、この電解液を用いて2.5V以上の実用電圧を有するマグネシウム二次電池を製造することは不可能である。



リチウムイオン二次電池では、電位窓の広い環状エステル系電解液を使用して、約4Vの電圧および約150~200mAh/gの放電容量が実現されているため、マグネシウム二次電池でもリチウムイオン二次電池と同様に、環状エステル系電解液を提案する文献がある(例えば、特許文献1)。しかしながら、マグネシウム二次電池で環状エステル系電解液を使用すると、マグネシウム金属が容易に不動態化されるため、マグネシウム金属負極の充放電反応が全く進行しないことが報告されている。特許文献1にも、環状エステル系電解液を用いた実施例は開示されていない。



このような問題、すなわち、マグネシウム金属はその表面にマグネシウムイオンを通さない不動態膜が形成されやすいため、マグネシウム二次電池で使用できる電解液が非常に限られていることは、様々な文献に記載されており(例えば、特許文献2や特許文献4の背景技術欄参照)、現在、マグネシウム金属負極に適合する電解液としては、主にエーテル系電解液が提案されている(特許文献2~4参照)。
しかしながら、エーテル類は耐酸化性が低く電位窓が狭いため、3V以上の二次電池の実現は難しいという問題点があった。また、エーテル系電解液を用いると、大きな過電圧が観察される場合が多いことから、マグネシウム金属はエーテル系電解液中において比較的不動態化されにくいものの、ある程度の不動態化は生じ、スムーズな充放電反応が進行しないと考えられる。

産業上の利用分野


本発明は、マグネシウム二次電池用電解液およびそれを用いたマグネシウム二次電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電解質としてテトラフルオロホウ酸マグネシウムを、溶媒として環状エステルを含むことを特徴とする、マグネシウム二次電池用電解液。

【請求項2】
前記環状エステルが、炭酸プロピレン、炭酸エチレンおよびγ-ブチロラクトンからなる群より選択される、請求項1に記載のマグネシウム二次電池用電解液。

【請求項3】
前記環状エステルが炭酸プロピレンである、請求項1に記載のマグネシウム二次電池用電解液。

【請求項4】
請求項1~3のいずれか1項に記載の電解液を含むことを特徴とする、マグネシウム二次電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2016029574thum.jpg
出願権利状態 公開
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記問合せ先にご相談下さい。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close