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イオン性固体 NEW 新技術説明会

国内特許コード P190016444
整理番号 (AF39P004)
掲載日 2019年10月28日
出願番号 特願2018-547855
出願日 平成29年10月31日(2017.10.31)
国際出願番号 JP2017039329
国際公開番号 WO2018079831
国際出願日 平成29年10月31日(2017.10.31)
国際公開日 平成30年5月3日(2018.5.3)
優先権データ
  • 特願2016-212460 (2016.10.31) JP
発明者
  • 今野 巧
  • 吉成 信人
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 イオン性固体 NEW 新技術説明会
発明の概要 二次電池に使用可能な高いイオン伝導率を示す新たなイオン性固体及びそれを含有するイオン伝導体の提供。
Ir、Rh、Co、Os、Ru、Fe、Ni、Cr又はMnから選択される1種の金属M1とZn、Cd、Hg、Au、Ag又はCuから選択される1種の金属M2(ただし、M1がRhのときM2はZnではない)と配位子からなるアニオン性異種金属錯体が、集積して結晶格子を形成し、結晶格子の隙間にカチオン種が存在するイオン性固体。
従来技術、競合技術の概要

充放電可能な二次電池としては、鉛蓄電池が主流であったが携帯電話やノートパソコン等の開発により、高容量で小型軽量な二次電池としてリチウムイオン二次電池が使用されている。現在広く使用されているリチウムイオン二次電池は、正極にリチウム遷移金属複合物、負極に炭素材料を用い、電解質に有機溶媒に溶解したリチウム塩が用いられている。このリチウムイオン二次電池は、急速あるいは過度に充電すると正極側では電解液の酸化、結晶構造の破壊により発熱し、負極側では金属リチウムが析出する。この結果、両極が直接繋がり、回路がショートし、最悪の場合は破裂、発火する。

そこで近年、電解質として固体電解質を使用した全固体二次電池が開発されつつある。従来報告されている固体電解質としては、リチウム硫化物系電解質(特許文献1、2)、リチウム酸化物系電解質(特許文献3、4)等が知られている。

最近、金属錯体の新しい機能に関する研究もなされており、例えばプルシアンブルー型錯体(AxMAB〔(CN)6〕y・zH2O)は、発色制御、イオン伝導体等として研究されている(特許文献5、6)。また、本発明者は、イオン伝導性を示す一部の金属錯体を合成し、発表した(非特許文献1~3)。

産業上の利用分野

本発明は、イオン性固体並びにそれを用いたイオン伝導体及びカチオン分離剤に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
Ir、Rh、Co、Os、Ru、Fe、Ni、Cr又はMnから選択される1種の金属M1とZn、Cd、Hg、Au、Ag又はCuから選択される1種の金属M2(ただし、M1がRhのときM2はZnではない)と配位子からなるアニオン性異種金属錯体が、集積して結晶格子を形成し、結晶格子の隙間にカチオン種が存在するイオン性固体。

【請求項2】
一般式(1)
(X)l〔(M1)4(M2)4(Am)12(E)m〕・nH2O・・・・・(1)
(式中、M1はIr、Rh、Co、Os、Ru、Fe、Ni、Cr又はMnを示し;
2はZn、Cd、Hg、Au、Ag又はCuを示し(ただし、M1がRhのときM2はZnではない);
Xはカチオンを示し;
Amはアミノ酸を示し;
EはO2-、S2-、Se2-、Te2-、F-、Cl-、Br-又はI-を示し;
lはXのイオン価との積が4~14になる数を示し;
mは0又は1の数を示し;
nは1~100の数を示す。)
で表されるイオン性固体。

【請求項3】
アニオン性異種金属錯体が一般式(2)
〔(M1)4(M2)4(Am)12(E)ml-・・・・・(2)
(式中、M1はIr、Rh、Co、Os、Ru、Fe、Ni、Cr又はMnを示し;
2はZn、Cd、Hg、Au、Ag又はCuを示し(ただし、M1がRhのときM2はZnではない);
Xはカチオンを示し;
Amはアミノ酸を示し;
EはO2-、S2-、Se2-、Te2-、F-、Cl-、Br-又はI-を示し;
lはXのイオン価との積が4~14になる数を示し;
mは0又は1の数を示す。)
で表される錯体である請求項1又は2記載のイオン性固体。

【請求項4】
Amが、チオール基を有するアミノ酸である請求項2又は3記載のイオン性固体。

【請求項5】
Xが、第1族又は第2族に属する金属のカチオンである請求項2~4のいずれか1項記載のイオン性固体。

【請求項6】
1が、Rh又はCoを示し、M2がAg又はZnを示す請求項2~5のいずれか1項記載のイオン性固体。

【請求項7】
Amが、システイン、ペニシラミン及びホモシステインから選ばれるアミノ酸である請求項2~6のいずれか1項記載のイオン性固体。

【請求項8】
請求項1~7のいずれか1項記載のイオン性固体を有するイオン伝導体。

【請求項9】
請求項1~7のいずれか1項記載のイオン性固体を有する固体電解質。

【請求項10】
請求項8記載のイオン伝導体を含有する電気化学的デバイス。

【請求項11】
イオン二次電池、エレクトロクロミック素子及び熱電素子から選ばれる電気化学的デバイスである請求項10記載の電気化学的デバイス。

【請求項12】
請求項1~7のいずれか1項記載のイオン性固体を有するカチオン分離剤。

【請求項13】
放射性セシウムイオン分離剤である請求項12記載のカチオン分離剤。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 新機能創出を目指した分子技術の構築 領域
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