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マグネシウム二次電池及び無機材料付きマグネシウム二次電池用負極 新技術説明会

国内特許コード P200017084
整理番号 (S2017-0423-N0)
掲載日 2020年8月4日
出願番号 特願2019-507705
出願日 平成30年3月20日(2018.3.20)
国際出願番号 JP2018011172
国際公開番号 WO2018174087
国際出願日 平成30年3月20日(2018.3.20)
国際公開日 平成30年9月27日(2018.9.27)
優先権データ
  • 特願2017-057318 (2017.3.23) JP
発明者
  • 嵯峨根 史洋
  • 枡谷 智矢
  • 昆野 昭則
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 マグネシウム二次電池及び無機材料付きマグネシウム二次電池用負極 新技術説明会
発明の概要 負極と、前記負極の表面と少なくとも一部が接触する酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも一方である無機材料と、を備えるマグネシウム二次電池。
従来技術、競合技術の概要

リチウムイオン二次電池は高いエネルギー密度(作動電圧と蓄電容量の積)を有することより、携帯電話、スマートフォン等の小型機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等の大型デバイスなどの動力源として主要な地位を占めている。
しかしながら、リチウムイオン電池には、使用条件によっては発熱及び発火の危険がある、過充電によりリチウム析出のおそれがある、エネルギー密度が理論値に近づいている、リチウム源、電極等に用いる遷移金属のコストが高い、など課題も多い。
そこで、リチウムの替わりにマグネシウムを用いたマグネシウム二次電池が提案されている。

マグネシウム金属は標準電極電位が低く、2価イオンとなるため容量が大きい。このため、エネルギー密度が高く、かつ、大気中で安定な電極材料である。また、マグネシウム資源は地表近くに豊富に存在することから、マグネシウム金属を用いた二次電池は安価な二次電池となることが期待される。
マグネシウム二次電池としては、例えば、マグネシウムカチオンを可逆的に保持および放出する正極と、前記正極とセパレータを介して対向して配置され、負極活物質である金属マグネシウムまたはマグネシウム合金を含む負極と、電解液とを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。更に特許文献1では、電解液は、マグネシウムカチオンと、1価のアニオンと、式(I)で表されるポリエーテル化合物(グライム化合物)とを含有する溶液からなることが記載されている。
-O(CHCHO)-R (I)
(式中、RおよびRはそれぞれ独立して置換基を有していてもよい炭素数1~12の炭化水素基、nは1~8の整数を示す)
また、非特許文献1には、グライム化合物(対称グリコールジエーテル化合物)と、イオン液体と、マグネシウムカチオンとを含む電解液が記載されている。

産業上の利用分野

本発明は、マグネシウム二次電池及び無機材料付きマグネシウム二次電池用負極に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
負極と、
前記負極の表面と少なくとも一部が接触する酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも一方である無機材料と、
を備えるマグネシウム二次電池。

【請求項2】
マグネシウムカチオンと、下記一般式(1)で表される溶媒と、を含む電解液を更に備える請求項1に記載のマグネシウム二次電池。
【化1】
(省略)
(一般式(1)中、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1以上12以下の炭化水素基を表し、nは1以上8以下の整数を表す。)

【請求項3】
一般式(1)中、nは2以上4以下の整数である請求項2に記載のマグネシウム二次電池。

【請求項4】
前記電解液は、下記一般式(2)で表されるアニオンを更に含む請求項2又は請求項3に記載のマグネシウム二次電池。
【化2】
(省略)
(一般式(2)中、Rはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1以上8以下のハロゲン化アルキル基、又は、炭素数2以上8以下のハロゲン化アルケニル基を表す。)

【請求項5】
前記無機材料は、活性アルミナである請求項1~請求項4のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池。

【請求項6】
正極活物質としてV、MgCo、MgMnSiO、MgFeSiO、MnO、MoO、NiCo、Co、ZnCo、グラファイト及び活性炭からなる群より選択される少なくとも一つを含む正極を更に備える請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のマグネシウム二次電池。

【請求項7】
前記正極と前記負極との間に位置するセパレータを更に備え、
前記セパレータの表面の少なくとも一部に前記無機材料が配置され、当該無機材料の少なくとも一部が前記負極の表面と接触する請求項6に記載のマグネシウム二次電池。

【請求項8】
負極と、
前記負極の表面と少なくとも一部が接触し、酸性基及び塩基性基の少なくとも一方を有する無機材料と、
を備えるマグネシウム二次電池。

【請求項9】
負極と、
前記負極の表面と少なくとも一部が接触する酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも一方である無機材料と、
を備える無機材料付きマグネシウム二次電池用負極。

【請求項10】
負極と、
前記負極の表面と少なくとも一部が接触し、酸性基及び塩基性基の少なくとも一方を有する無機材料と、
を備える無機材料付きマグネシウム二次電池用負極。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2019507705thum.jpg
出願権利状態 公開
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