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COMPOSITE CONSISTING OF SULFUR AND CONDUCTIVE POLYMER meetings

Patent code P120006589
Posted date Feb 2, 2012
Application number P2010-092085
Publication number P2011-222389A
Patent number P5679260
Date of filing Apr 13, 2010
Date of publication of application Nov 4, 2011
Date of registration Jan 16, 2015
Inventor
  • (In Japanese)堤 宏守
  • (In Japanese)砂田 和輝
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人山口大学
Title COMPOSITE CONSISTING OF SULFUR AND CONDUCTIVE POLYMER meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sulfur-conductive polymer composite as a cathode active material of a nonaqueous electrolyte secondary battery, which is capable of showing sufficient energy density inherent in sulfur when sulfur is used as the cathode active material.
SOLUTION: A composite cathode active material essentially consisting of fibrous sulfur and a conductive polymer is produced by: adsorbing a monomer as a source of the conductive polymer to the fibrous sulfur formed by a melting electrospinning method; and then performing the polymerization; thereby forming a thin conductive polymer coating mainly on a surface of the fibrous sulfur. A polypyrrole is preferable as the conductive polymer.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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LiCoO2やLiMn2O4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LiCoO2やLiMn2O4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Li2S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。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、繊維状の硫黄とそれを取り囲むように存在する導電性ポリマーよりなる複合体であって、電池の正極活物質として有用な複合体に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
繊維状硫黄に導電性ポリマーとなるモノマーを吸着させた後、重合させることを特徴とする硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。

【請求項2】
 
導電性ポリマーを5~30重量%含むことを特徴とする請求項1記載の硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。

【請求項3】
 
繊維状硫黄が、平均直径50μm以下であり、不織布を形成している請求項1又は2記載の硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。

【請求項4】
 
導電性ポリマーがポリピロールである請求項1乃至3のうちいずれかに記載の硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。

【請求項5】
 
繊維状硫黄が溶融電界紡糸法により作製されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の硫黄と導電性ポリマーよりなる複合体。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010092085thum.jpg
State of application right Registered
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