DE10050153A1 - Aktives Material für eine Pluselektrode und eine dieses Material umfassende Lithiumzelle - Google Patents

Aktives Material für eine Pluselektrode und eine dieses Material umfassende Lithiumzelle

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Abstract

Ein Kupfer-Bor-Doppeloxid der Formel: Cu¶j¶M¶k¶B¶m¶O¶n¶, wobei M ein Metallatom ist und j, k, m und n jeweils eine positive ganze Zahl sind, ein Kupfer-Molybdän-Doppeloxid der Formel: Cu¶x¶Mo¶y¶O¶z¶, wobei x, y und z jeweils eine positive ganze Zahl sind, oder ein Kupfer-Doppeloxid der Formel: CuM'¶2¶O¶4¶, wobei M' wenigstens ein Element ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus B, Al, Ga, Mn, Co, Ni und einem Seltenerd-Element, ist als aktives Material für eine Pluselektrode einer sekundären Lithiumzelle brauchbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein aktives Material für eine Pluselek­ trode (positive Elektrode) und eine dieses Material umfassende Lithium­ zelle. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein aktives Material für eine Pluselektrode für hohe Spannungen und Kapazitäten und eine Lithiumzelle, die dieses umfasst.
Bisher ist eine Lithiumzelle, die Kupferoxid (CuO) als aktives Material für eine Pluselektrode umfasst (hiernach als "Li/CuO-"Zelle bezeichnet), als Lithiumzelle mit hoher Kapazitätsdichte vorgeschlagen worden (siehe M. Brounssely, Y. Jumel und J. P. Cabano, 152nd Electrochemical Society Meeting, Atlanta (1977)).
Die Li/CuO-Zelle weist jedoch eine niedrige Arbeitsspannung von etwa 1,2 bis 1,5 V auf und kann daher nicht in Anwendungen verwendet werden, die eine hohe Spannung benötigen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Verfügbarmachung eines aktiven Materials für eine Pluselektrode, das eine hohe Spannung ohne Abnahme der Kapazität bewerkstelligen kann, und eine Lithiumzelle, die ein solches aktives Material für eine Pluselektrode umfasst.
Demgemäß macht die vorliegende Erfindung ein aktives Material für eine Pluselektrode verfügbar, das aus wenigstens einer Verbindung besteht, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Kupfer-Bor- Doppeloxid der Formel:
CujMkBmOn (I),
wobei M ein Metallatom ist und j, k, m und n jeweils eine positive ganze Zahl sind,
einem Kupfer-Molybdän-Doppeloxid der Formel:
CuxMoyOz (II),
wobei x, y und z jeweils eine positive ganze Zahl sind, und einem Kupfer- Doppeloxid der Formel:
CuM'2O4 (III),
wobei M' wenigstens ein Element ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus B, Al, Ga, Mn, Co, Ni und einem Seltenerd-Element Ln (zum Beispiel Y, La etc.).
Weiterhin macht die vorliegende Erfindung eine Lithiumzelle verfügbar, die eine Pluselektrode, welche das obige aktive Material der vorliegenden Erfindung umfasst, eine Lithium-Minuselektrode und eine Elektrolytlösung aufweist.
Bei der Lithiumzelle der vorliegenden Erfindung, beispielsweise einer Li/Cu2FeBO5-Zelle, ist anders als bei der herkömmlichen Li/CuO-Zelle die Umgebung des reduzierenden Kupferatoms von Cu2FeBO5 von derjenigen in CuO verschieden, und somit variiert der Abstand der Cu-O-Bindung. Darüber hinaus ist das Cu-Atom an Fe und B gebunden. Daher ist die Gitterenergie erhöht. Es ist bekannt, dass die Erhöhung der Gitterenergie und die Variierung des Abstands zwischen einem reduzierenden Atom und dem nächsten Atom die Entladungsspannung vermindert (Masayuki Yoshio und Akiya Ozawa, Hrsg., "Lithium Ion Secondary Cells", Seite 8 (ver­ öffentlicht von Nikkan Kogyo Shinbunsha), 1996).
Bei der Synthese des aktiven Materials für eine Pluselektrode wie Cu2FeBO5, CuB2O4, Cu3Mo2O9 etc. können, weil B2O3, H3BO3 oder MoO3 mit einem niedrigen Schmelzpunkt eingesetzt werden, Cu2FeBO5, CuB2O4 oder Cu3Mo2O9 mit einer einzelnen Phase bei einer relativ niedrigen Temperatur synthetisiert werden, und die Teilchen Cu2FeBO5, CuB2O4 oder Cu3Mo2O9 mit einer kleinen Teilchengröße können durch die Synthese bei einer solchen niedrigen Temperatur hergestellt werden. Durch die Verwendung eines solchen Cu2FeBO5, CuB2O4 oder Cu3Mo2O9 mit einer kleinen Teilchen­ größe als aktives Material für eine Pluselektrode kann die Leitfähigkeit der Pluselektrode und ihrerseits die Entladungsspannung erhöht werden. Im Verlauf des Entladens können die Cu2FeBO5- oder CuB2O4-Teilchen B2O3 oder Borverbindungen sowie Fe2O3 freisetzen, und Cu3Mo2O9 kann MoO3 freisetzen, und solche freigesetzten Materialien weisen eine Entladung im Bereich zwischen 1 V und 3 V auf. Somit erhöht sich die Kapazität der Zelle weiter. Daher kann im Kombination mit der oben beschriebenen Erhöhung der Entladungsspannung eine Lithiumzelle mit hoher Spannung und hoher Kapazität erhalten werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Entladungsmerkmale der Zelle von Bezugsbei­ spiel 1, das B2O3 als aktives Material für eine Pluselektrode umfasst, bzw. das der Zelle von Bezugsbeispiel 2, das MoO3 als aktives Material für eine Pluselektrode umfasst. Aus Fig. 3 und 4 geht hervor, dass die Zellen der Bezugsbeispiele 1 und 2 bei einer höheren Spannung entladen werden als eine CuO als aktives Material für eine Pluselektrode umfassende Zelle, deren Entladungsmerkmale in Fig. 2 dargestellt sind.
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, in der die Entladungsmerkmale der in Beispiel 1 hergestellten Zelle, die Cu2FeBO5 als aktives Material für eine Pluselektrode umfasst, dargestellt sind.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, in der die Entladungsmerkmale der in Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Zelle, die CuO als aktives Material für eine Pluselektrode umfasst, dargestellt sind.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, in der die Entladungsmerkmale der in Bezugsbeispiel 1 hergestellten Zelle, die B2O5 als aktives Material für eine Pluselektrode umfasst, dargestellt sind.
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, in der die Entladungsmerkmale der in Bezugsbeispiel 2 hergestellten Zelle, die MoO3 als aktives Material für eine Pluselektrode umfasst, dargestellt sind.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, in der die Entladungsmerkmale der in Beispiel 7 hergestellten Zelle, die Cu3Mo2O9 als aktives Material für eine Pluselektrode umfasst, dargestellt sind.
Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, in der die Entladungsmerkmale der in Beispiel 10 hergestellten Zelle, die Cu3B2O4 als aktives Material für eine Pluselektrode umfasst, dargestellt sind.
In der Verbindungsformel (I) ist M ein Metallatom und vorzugsweise wenigstens ein Metallatom, das aus der Gruppe bestehend aus Fe, Al, Ga, In, Tl, Sc, Ln, Ni, Mn und Co, wobei Ln ein Seltenerdelement wie Y, La etc. ist, ausgewählt ist.
In der Verbindungsformel (III) ist M' wenigstens ein Metallatom, das aus der Gruppe bestehend aus B, Al, Ga, Mn, Co, Ni und einem Seltenerd­ element Ln (zum Beispiel Y, La etc.) ausgewählt ist.
In den Formeln (I) und (II) sind j, k, m, n, x, y und z gewöhnlich jeweils eine positive ganze Zahl von 1 bis 20, obwohl sie eine ganze Zahl sein können, die 20 überschreitet.
Spezielle Beispiele für die Kupfer-Doppeloxide der Formel: CujMkBmOn, CuxMoyOz oder CuM'2O4 umfassen Cu2FeBO5, Cu2AlBO5, Cu2GaBO5, Cu2Al6B4O17, Cu5Y6B4O20, Cu3Mo2O9, CuMoO4, Cu2MoO5, Cu6Mo4O15, Cu2Mo3O10, Cu4Mo5O17, Cu6Mo5O18, Cu4Mo6O20, CuB2O4, CuMn2O4, CuAl2O4, CuGa2O4, CuNi2O4 etc.
Eine Pluselektrode umfasst das obige aktive Material für eine Pluselek­ trode, ein Bindemittel (z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinyliden­ fluorid (PVdF) etc.) und gegebenenfalls ein elektronenleitendes Hilfsmittel (z. B. Ruß, Graphit etc.) und ein zusätzliches aktives Material für eine Pluselektrode für eine Lithium-Sekundärzelle, die einen Spannungsbereich von 2 V oder darüber mit Bezug auf Lithium aufweist. Die Pluselektrode kann hergestellt werden; indem die obigen Materialien vermischt werden und die Mischung mittels eines beliebigen herkömmlichen Verfahrens formgepresst wird.
In der Lithiumzelle der vorliegenden Erfindung kann in Abhängigkeit von den für die Zelle und die Anwendungen der Zelle erforderlichen Merkmalen jede beliebige Lithiumelektrode verwendet werden. Zum Beispiel kann die Minuselektrode aus Lithium, einer Lithiumlegierung wie einer Lithium- Aluminium-Legierung oder einem Lithium enthaltenden Material wie Lithium-Kohlenstoff bestehen. Zur Erhöhung der Gebrauchsfähigkeit kann es sich bei der Zelle der vorliegenden Erfindung um eine Zelle mit Be­ grenzung der Minuselektrode handeln, bei der die Kapazität der Minus­ elektrode kleiner als diejenige des aktiven Materials für eine Pluselektrode ist.
Bei der Herstellung des Kupfer-Doppeloxids der Formel (I), (II) oder (III) werden vorzugsweise Quellen für Elemente wie Cu, B etc., deren Oxide, Halogenide, Carbonate und dergleichen verwendet. Als Quellen für Mo, Fe, Al, Ga, Seltenerdelemente (Ln), Mn, Ni, Co etc. werden auch deren Oxide, Halogenide, Carbonate und dergleichen vorzugsweise verwendet.
Zur Herstellung des Kupfer-Doppeloxids der Formel (I), (II) oder (III) können die Pulver der Ausgangsstoffe an Luft kalziniert werden. Die Kalzinierungstemperatur ist nicht eingeschränkt und beträgt vorzugsweise 500 bis 1200°C. Die Kalzinierungsdauer ist ebenfalls nicht eingeschränkt und beträgt vorzugsweise zwischen mehreren 10 min und mehreren Stunden.
Bei dem zur Herstellung der Pulselektroden-Mischung verwendeten leitenden Hilfsmittel kann es sich um jedes elektronenleitendes Material handeln, das nicht an irgendeiner chemischen Reaktion in der Zelle partizipiert. Spezielle Beispiele des leitenden Hilfsmittels umfassen natürlichen Graphit (z. B. schuppigen Graphit, schuppenformenden Gra­ phit, erdigen Graphit etc.), synthetischen Graphit, Ruß, Acetylenruß, Ketchen-Ruß, Kohlenstofffaser, Metallpulver (z. B. Pulver von Kupfer, Nickel, Aluminium, Silber etc.), Metallfaser, Polyphenylen-Derivate (siehe JP-A-59-20971) etc. Diese können unabhängig oder in Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Beim Bindemittel kann es sich um ein Polysaccharid, ein thermoplastisches Harz, ein kautschukartiges, elastomeres Polymer etc. handeln. Spezielle Beispiele für das Bindemittel umfassen Stärke, Polyvinylalkohol, Carboxy­ methylcellulose, Hydroxypropylcellulose, regenerierte Cellulose, Diacetyl­ cellulose, Polyvinylchlorid, Polyvinylpyrrolidon, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Dien- Terpolymer (EPDM), sulfoniertes EPDM, Styrol-Butadien-Kautschuke, Polybutadien, Fluorkautschuke, Polyethylenoxid etc. Diese können un­ abhängig oder in Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Bei der Elektrolytlösung kann es sich um eine Lösung eines herkömm­ lichen Elektrolyten in einem aprotischen organischen Lösungsmittel handeln.
Beim Elektrolyten kann es sich um ein Lithiumsalz wie LiClO4, LiBF6, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiB10Cl10, Lithiumsalze oder niedere aliphatische Carbonsäuren, LiAlCl4, LiCl, LiBr, LiI, Chlorboranlithium, Lithiumtetraphenylboran etc. handeln.
Beispiele für das organische Lösungsmittel umfassen Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Methylethylcarbonat, γ-Butyrolacton, 1,2-Dimethoxyethan, Tetrahydro­ furan, Tetrahydrofuran-Derivate wie 2-Methyltetrahydrofuran etc., Dimethylsulfoxid, 1,3-Dioxolan, Formamid, Dimethylformamid, Dioxolan, Acetonitril, Nitromethan, Methylformat, Methylacetat, Phosphorsäure­ triester, Trimethoxymethan, Dioxolan-Derivate, Sulfolan, 3-Methyl-2- oxazolin, Propylencarbonat-Derivate, Diethylether, 1,3-Propansulfon und deren Mischungen.
Von den Elektrolytlösungen ist die Lösung von wenigstens entweder LiClO4, LiBF6, LiPF6 oder LiCF3SO3, gelöst in einem Misch-Lösungsmittel aus Propylencarbonat und wenigstens entweder 1,2-Dimethoxyethan, Diethyl­ carbonat oder Methylethylcarbonat besonders bevorzugt.
Die Konzentration des Elektrolyten ist nicht eingeschränkt. Im allgemeinen beträgt die Konzentration 0,2 bis 3,0 mol Elektrolyt auf 1 l Elektrolyt­ lösung.
Die Menge der in die Zelle gefüllten Elektrolytlösung ist nicht einge­ schränkt und kann gemäß der Mengen der aktiven Materialien für Plus- und Minus-Elektroden und der Größe der Zelle bestimmt werden.
Die Zelle der vorliegenden Erfindung kann mittels eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung einer herkömmlichen Lithiumzelle hergestellt werden.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden, den Rahmen der vorliegenden Erfindung nichteinschränkenden Beispiele veranschaulicht.
Beispiel 1
Kupferoxid (CuO) (60,5 g), Eisenoxid (Fe2O3) (30,3 g) und Boroxid (B2O3) (13,2 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 900°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,0 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um Cu2FeBO5 handelte.
Das Cu2FeBO5-Pulver (48 mg), Acetylenruß (leitendes Hilfsmittel) (10 mg) und Polytetrafluorethylen-Pulver (Bindemittel) (2 mg) wurden vermischt, wodurch eine Pluselektroden-Mischung erhalten wurde. Diese Mischung wurde in eine Pressform gegeben und unter einem Druck von 1 t/cm2 gepresst, wodurch eine scheibenförmige Pluselektrode mit einem Durch­ messer von 10 mm erhalten wurde.
Eine Lithium-Knopfzelle mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 1,6 mm wurde mittels der obigen Pluselektrode, einer Lithium­ folie als Minuselektrode und einer Elektrolytlösung, die 1,2 mol/l LiPF6 gelöst im Misch-Lösungsmittel aus Ethylencarbonat und Methylethylcarbo­ nat mit einem Volumenverhältnis von 1 : 2 enthielt, hergestellt.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 1 hergestellten Zelle wurden bei Raumtemperatur bei einem Entladungsstrom von 1,0 mA/cm2 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,75 V, und die entladene Elektrizitäts­ menge betrug 550 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Die Entladungsmerkmale der Zelle von Beispiel 1 sind in Fig. 1 dargestellt.
Beispiel 2
Ein aktives Pluselektroden-Material wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass Borsäure (H3BO3) (24,0 g) statt B2O3 im Ausgangsstoff für das aktive Material für eine Pluselektrode verwendet wurde. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,2 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um Cu2FeBO5 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte Cu2FeBO5 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 2 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,7 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 540 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Beispiel 3
Kupferoxid (CuO) (66,8 g), Aluminiumoxid (Al2O3) (21,4 g) und Boroxid (B2O3) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang an Luft bei 1000°C kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um Cu2AlBO5 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte Cu2AlBO5 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 3 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,55 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 420 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Beispiel 4
Kupferoxid (CuO) (57,3 g), Galliumoxid (Ga2O3) (33,7 g) und Boroxid (B2O3) (12,5 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 1000°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teil­ chengröße von etwa 1,5 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um Cu2GaBO5 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte Cu2GaBO5 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 4 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,65 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 450 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Beispiel 5
Kupferoxid (CuO) (54,1 g), Manganoxid (Mn203) (26,8 g) und Boroxid (B2O3) (21,0 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 1000°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teil­ chengröße von etwa 2,0 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um Cu2MnBO5 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte Cu2MnBO5 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 5 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,6 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 500 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Beispiel 6
Kupferoxid (CuO) (54,1 g), Nickeloxid (Ni2O3) (28,1 g) und Boroxid (B2O3) (21,0 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 1000°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 2,0 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um Cu2NiBO5 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte Cu2NiBO5 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 6 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,7 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 500 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Beispiel 7
Kupferoxid (CuO) (47,7 g) und Molybdänoxid (MoO3) (57,6 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 700°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um Cu3Mo2O9 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte Cu3Mo2O9 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 7 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,9 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 380 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Die Entladungsmerkmale der Zelle von Beispiel 7 sind in Fig. 2 dargestellt.
Beispiel 8
Kupferoxid (CuO) (35,8 g) und Molybdänoxid (MoO3) (64,8 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 800°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um CuMoO4 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte CuMoO4 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 8 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,8 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 370 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Beispiel 9
Kupferoxid (CuO) (55,7 g) und Molybdänoxid (MoO3) (50,4 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 800°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um Cu2MoO5 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte Cu2MoO5 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 9 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,85 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 375 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Beispiel 10
Kupferoxid (CuO) (55,7 g) und Boroxid (B2O3) (48,7 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 900°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um Cu2B2O4 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte Cu2B2O4 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 10 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,55 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 400 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Die Entladungsmerkmale der Zelle von Beispiel 10 sind in Fig. 6 dar­ gestellt.
Beispiel 11
Kupferoxid (CuO) (35,8 g) und Manganoxid (Mn2O3) (71,0 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 900°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um CuMn2O4 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte CuMn2O4 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 11 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,55 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 370 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Beispiel 12
Kupferoxid (CuO) (47,7 g) und Aluminiumoxid (Al2O3) (61,2 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 1000°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um CuAl2O4 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte CuAl2O4 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 12 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,45 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 375 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Beispiel 13
Kupferoxid (CuO) (31,8 g) und Galliumoxid (Ga2O3) (75,0 g) wurden vermischt, und die Mischung wurde 2 h lang bei 1000°C an Luft kalziniert. Das erhaltene Pulver wies eine mittlere Teilchengröße von etwa 1,5 µm auf. Mittels Röntgenbeugungsanalyse wurde gefunden, dass es sich bei dem Produkt um CuGa2O4 handelte.
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass das oben hergestellte CuGa2O4 als aktives Material für eine Pluselektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Beispiel 13 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,5 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 385 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Vergleichsbeispiel 1
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass CuO als aktives Material für eine Plus­ elektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die mittlere Spannung betrug 1,2 V, und die entladene Elektrizitätsmenge betrug 600 mAh/g (Endspannung: 1,0 V).
Die Entladungsmerkmale der Zelle von Vergleichsbeispiel 1 sind in Fig. 2 dargestellt.
Aus dem Vergleich der Entladungsmerkmale der in Fig. 1 dargestellten Zelle von Beispiel 1 und der in Fig. 2 dargestellten Zelle von Vergleichsbei­ spiel 1 geht hervor, dass die Zelle von Beispiel 1 eine höhere Entladungs­ spannung als diejenige von Vergleichsbeispiel 1 aufwies und eine höhere Spannung erzeugte.
Wie aus den Messergebnissen für die Entladungsspannung hervorgeht, wiesen die Zellen der Beispiele 2 bis 6 eine mittlere Spannung im Bereich zwischen 1,5 V und 1,7 V auf, was höher als die von der Zelle von Ver­ gleichsbeispiel 1 erzeugte mittlere Spannung von 1,2 V ist.
Bezugsbeispiel 1
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass B2O3 als aktives Material für eine Plus­ elektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Bezugsbeispiel 1 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die Entladungsmerkmale dieser Zelle sind in Fig. 3 dargestellt.
Die Zelle von Bezugsbeispiel 1 erzeugte zu Beginn der Entladung eine hohe Spannung, aber die Entladungsdauer war kürzer als bei der Zelle von Beispiel 1 etc. Daher wies die Zelle von Bezugsbeispiel 1 keine hohe Kapazität auf, und ihr fehlte die Flachheit bei der Abnahme der Entla­ dungsspannung.
Bezugsbeispiel 2
Eine Lithium-Knopfzelle wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 her­ gestellt mit der Ausnahme, dass MoO3 als aktives Material für eine Plus­ elektrode verwendet wurde.
Die Entladungsmerkmale der in Bezugsbeispiel 2 hergestellten Zelle wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 gemessen. Die Entladungsmerkmale dieser Zelle sind in Fig. 4 dargestellt.
Die Zelle von Bezugsbeispiel 2 erzeugte zu Beginn der Entladung eine hohe Spannung, aber die Entladungsdauer war kürzer als bei der Zelle von Beispiel 1 etc. Daher wies die Zelle von Bezugsbeispiel 2 keine hohe Kapazität auf, und ihr fehlte die Flachheit bei der Abnahme der Entla­ dungsspannung.
Im Vergleich zu den Zellen der Bezugsbeispiele, von denen erwartet wird, dass sie eine hohe Spannung erreichen, wiesen die Zellen der erfindungs­ gemäßen Beispiele 1 bis 6 eine hohe Kapazität im Bereich zwischen 420 und 550 mAh/g auf, wie aus den Messergebnissen für die entladene Elektrizitätsmenge hervorgeht.

Claims (6)

1. Aktives Material für eine Pluselektrode, bestehend aus wenigstens einer Verbindung, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Kupfer-Bor-Doppeloxid der Formel:
CujMkBmOn (I),
wobei M ein Metallatom ist und j, k, m und n jeweils eine positive ganze Zahl sind,
einem Kupfer-Molybdän-Doppeloxid der Formel:
CuxMoyOz (II),
wobei x, y und z jeweils eine positive ganze Zahl sind; und einem Kupfer-Doppeloxid der Formel:
CuM'2O4 (III),
wobei M' wenigstens ein Element ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus B, Al, Ga, Mn, Co, Ni und einem Seltenerd- Element.
2. Aktives Material für eine Pluselektrode nach Anspruch 1, wobei M in der Formel (I) wenigstens ein Metallatom ist, das aus der Gruppe bestehend aus Fe, Al, Ga, In, Tl, Sc, Mn, Ni, Co und Seltenerdele­ menten ausgewählt ist.
3. Aktives Material für eine Pluselektrode nach Anspruch 1, bestehend aus einer Verbindung der Formel (I), wobei k 2 ist, l 1 ist, m 1 ist und n 5 ist.
4. Aktives Material für eine Pluselektrode nach Anspruch 3, wobei die Verbindung der Formel (I) wenigstens eine Verbindung ist, die aus der Gruppe bestehend aus Cu2FeBO5, Cu2AlBO5 und Cu2GaBO5 ausgewählt ist.
5. Aktives Material für eine Pluselektrode nach Anspruch 1, wobei die Verbindung der Formel (II) Cu3Mo2O9 ist.
6. Lithiumzelle, die eine ein aktives Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfassende Pluselektrode, eine Lithium-Minuselektrode und eine Elektrolytlösung umfasst.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6576810B1 (en) * 2000-10-25 2003-06-10 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Toilet training article containing an effervescent agent
TW200520292A (en) * 2003-08-08 2005-06-16 Rovcal Inc High capacity alkaline cell
US20060183020A1 (en) * 2005-02-15 2006-08-17 Rovcal, Inc. Sealing assembly for electrochemical cell
AR047875A1 (es) * 2004-06-04 2006-03-01 Rovcal Inc Celdas alcalinas que presentan alta capacidad
CN101733116B (zh) * 2008-11-18 2012-07-11 国家纳米科学中心 Cu3Mo2O9催化剂及其制备方法和应用
CN104098138B (zh) * 2013-04-02 2016-04-13 比亚迪股份有限公司 金属化合物和聚合物制品及制备方法以及油墨组合物和表面选择性金属化方法
RU2646429C1 (ru) * 2017-05-22 2018-03-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) Способ получения оксиборатов Cu2Mn3+ 1-xGaxBO5
CN108155029B (zh) * 2017-12-29 2019-06-18 安徽大学 一种三元金属氧化物纳米结构超级电容器电极的制备方法
WO2019232576A1 (en) * 2018-06-04 2019-12-12 Monash University An electrode for the hydrogen evolution reaction

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2460042A1 (fr) * 1979-06-27 1981-01-16 Saft Leclanche Matiere active positive pour generateurs electrochimiques, methode de preparation de celle-ci et generateur l'utilisant
US4444857A (en) * 1981-06-17 1984-04-24 Societe Anonyme Dite: Gipelec Electrochemical cell including a solid electrolyte made from a cation conductive vitreous compound
GB8804860D0 (en) * 1988-03-01 1988-03-30 Ici Plc Solid electrolyte devices
JP2680673B2 (ja) * 1989-04-07 1997-11-19 三洋電機株式会社 非水電解液電池の製造法
JPH03271365A (ja) * 1990-03-20 1991-12-03 Japan Steel Works Ltd:The 電極材料
US5470678A (en) * 1992-08-19 1995-11-28 Hitachi Maxell, Ltd. Lithium cell with a cathode comprising a copper compound oxide
JP3271365B2 (ja) 1993-04-26 2002-04-02 松下電器産業株式会社 スクロール圧縮機およびそのチップシール

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