JP2003331842A - 電極材料およびそれを用いた電極 - Google Patents
電極材料およびそれを用いた電極Info
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 充放電サイクル特性および高電流密度での充
放電特性に優れた電極材料およびそれを用いた電極を提
供する。 【解決手段】 一般式ＡxＢyＯz（ＡはＡｌ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択さ
れる少なくとも一種の元素、ＢはＶ、ＭｏおよびＷから
なる群から選択される少なくとも一種の元素を表す。）
で表される層状構造を有する金属酸化物からなる電極材
料であって、前記一般式ＡxＢyＯzにおいて、ｘが０．
０１≦ｘ≦４、ｙが１≦ｙ≦６、ｚが４≦ｚ≦１３の範
囲の数である電極材料を用いて電極を作製する。
放電特性に優れた電極材料およびそれを用いた電極を提
供する。 【解決手段】 一般式ＡxＢyＯz（ＡはＡｌ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択さ
れる少なくとも一種の元素、ＢはＶ、ＭｏおよびＷから
なる群から選択される少なくとも一種の元素を表す。）
で表される層状構造を有する金属酸化物からなる電極材
料であって、前記一般式ＡxＢyＯzにおいて、ｘが０．
０１≦ｘ≦４、ｙが１≦ｙ≦６、ｚが４≦ｚ≦１３の範
囲の数である電極材料を用いて電極を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電極材料に関し、さ
らに詳しくはリチウムイオン電池や電気化学スーパーキ
ャパシタなどの電極材料として使用するのに適した酸化
物電極材料に関する。
らに詳しくはリチウムイオン電池や電気化学スーパーキ
ャパシタなどの電極材料として使用するのに適した酸化
物電極材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球の環境問題などから、エンジ
ン駆動であるガソリン車やディーゼル車に代わってモー
ター駆動である電気自動車、あるいはモーターとエンジ
ンの両方を搭載したハイブリッド車への期待が高まって
いる。これらの電気自動車やハイブリッド車ではモータ
ーを駆動させるための電源として電池が使われる。
ン駆動であるガソリン車やディーゼル車に代わってモー
ター駆動である電気自動車、あるいはモーターとエンジ
ンの両方を搭載したハイブリッド車への期待が高まって
いる。これらの電気自動車やハイブリッド車ではモータ
ーを駆動させるための電源として電池が使われる。
【０００３】電気自動車やハイブリッド車に使われる電
池は重量や体積が非常に大きく、コスト的な面も踏まえ
れば、繰り返し使用できる充電式の電池、すなわち、二
次電池が好ましい。そのような二次電池としては、例え
ば、鉛電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素
電池などが挙げられる。これらの二次電池は導電性の高
い酸性またはアルカリ性の水系電解液を用いているの
で、大きい電流を取り出すことが可能である。
池は重量や体積が非常に大きく、コスト的な面も踏まえ
れば、繰り返し使用できる充電式の電池、すなわち、二
次電池が好ましい。そのような二次電池としては、例え
ば、鉛電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素
電池などが挙げられる。これらの二次電池は導電性の高
い酸性またはアルカリ性の水系電解液を用いているの
で、大きい電流を取り出すことが可能である。
【０００４】しかしながら、水系電解液を用いた二次電
池は導電性に優れるという長所を有するものの、水の電
気分解電圧が１．２３Ｖであるため、単セルからはそれ
以上の高い電圧を得ることが出来ない。電気自動車用の
電源としては２００Ｖ前後の電圧が必要であることか
ら、単セルの電圧が低いと多くの電池を直列に接続して
使用しなくてはならず、小型化・軽量化という点におい
て極めて不利である。
池は導電性に優れるという長所を有するものの、水の電
気分解電圧が１．２３Ｖであるため、単セルからはそれ
以上の高い電圧を得ることが出来ない。電気自動車用の
電源としては２００Ｖ前後の電圧が必要であることか
ら、単セルの電圧が低いと多くの電池を直列に接続して
使用しなくてはならず、小型化・軽量化という点におい
て極めて不利である。
【０００５】一方、高電圧型の二次電池としては、有機
電解液を用いたリチウムイオン二次電池が知られてい
る。このリチウムイオン二次電池は、分解電圧の高い有
機溶媒を電解液溶媒としているため、平均電圧として
３．６Ｖ、最高電圧として４Ｖ以上の高い電圧を示す。
現在市販されているリチウムイオン二次電池は、リチウ
ムイオンの吸蔵および脱離が可能な炭素質材料を負極と
して用い、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）を正極
活物質として用いたものが主流である。
電解液を用いたリチウムイオン二次電池が知られてい
る。このリチウムイオン二次電池は、分解電圧の高い有
機溶媒を電解液溶媒としているため、平均電圧として
３．６Ｖ、最高電圧として４Ｖ以上の高い電圧を示す。
現在市販されているリチウムイオン二次電池は、リチウ
ムイオンの吸蔵および脱離が可能な炭素質材料を負極と
して用い、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）を正極
活物質として用いたものが主流である。
【０００６】このリチウムイオン二次電池は、水系二次
電池に比べて高電圧であり、質量当たりのエネルギー密
度として１００Ｗｈ／ｋｇ以上、体積当たりのエネルギ
ー密度としては２５０Ｗｈ／ｄｍ3以上という非常に高
いエネルギー密度を示す。しかし、正極活物質がもとも
と絶縁体であるため、高電流密度（高負荷下）では充放
電に十分に対応することが出来ず、高容量が得られない
という問題があり、３００Ａ程度の瞬間電流が必要とさ
れる電気自動車用の電源としては適さないと考えられ
る。そのため、他の正極活物質を用いたリチウムイオン
電池が盛んに研究されている。
電池に比べて高電圧であり、質量当たりのエネルギー密
度として１００Ｗｈ／ｋｇ以上、体積当たりのエネルギ
ー密度としては２５０Ｗｈ／ｄｍ3以上という非常に高
いエネルギー密度を示す。しかし、正極活物質がもとも
と絶縁体であるため、高電流密度（高負荷下）では充放
電に十分に対応することが出来ず、高容量が得られない
という問題があり、３００Ａ程度の瞬間電流が必要とさ
れる電気自動車用の電源としては適さないと考えられ
る。そのため、他の正極活物質を用いたリチウムイオン
電池が盛んに研究されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】層状構造を有する金属
酸化物の多くは、その層間においてリチウムイオンを挿
入および脱離することが可能であり、次期リチウムイオ
ン電池の正極活物質として注目されている。本発明者ら
はその中で特にＢyＯz（ＢはＶ、Ｍｏ、Ｗのうち少なく
とも１種、ｙは１≦ｙ≦６、ｚは４≦ｚ≦１３）の一般
式で表される酸化物に注目し、研究を重ねてきた。しか
し、これらの酸化物は充放電サイクルに伴う容量劣化の
割合が大きく、高電流密度での充放電特性も悪いことが
判明した。そのため、この酸化物を電池の電極材料に使
用するにはこれらの問題を解決する必要がある。
酸化物の多くは、その層間においてリチウムイオンを挿
入および脱離することが可能であり、次期リチウムイオ
ン電池の正極活物質として注目されている。本発明者ら
はその中で特にＢyＯz（ＢはＶ、Ｍｏ、Ｗのうち少なく
とも１種、ｙは１≦ｙ≦６、ｚは４≦ｚ≦１３）の一般
式で表される酸化物に注目し、研究を重ねてきた。しか
し、これらの酸化物は充放電サイクルに伴う容量劣化の
割合が大きく、高電流密度での充放電特性も悪いことが
判明した。そのため、この酸化物を電池の電極材料に使
用するにはこれらの問題を解決する必要がある。
【０００８】本発明は前記従来の問題を解決するために
なされたものであり、充放電サイクル特性および高電流
密度での充放電特性に優れた電極材料およびそれを用い
た電極を提供することを目的とする。
なされたものであり、充放電サイクル特性および高電流
密度での充放電特性に優れた電極材料およびそれを用い
た電極を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の電極材料は、一般式ＡxＢyＯz（ＡはＡ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる
群から選択される少なくとも一種の元素、ＢはＶ、Ｍｏ
およびＷからなる群から選択される少なくとも一種の元
素を表す。）で表される層状構造を有する金属酸化物か
らなることを特徴とする。
め、本発明の電極材料は、一般式ＡxＢyＯz（ＡはＡ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる
群から選択される少なくとも一種の元素、ＢはＶ、Ｍｏ
およびＷからなる群から選択される少なくとも一種の元
素を表す。）で表される層状構造を有する金属酸化物か
らなることを特徴とする。
【００１０】この電極材料を用いることにより、充放電
サイクル特性および高電流密度での充放電特性に優れた
電極を提供できる。
サイクル特性および高電流密度での充放電特性に優れた
電極を提供できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００１２】本発明の電極材料は、一般式ＡxＢyＯzで
表される層状構造を有する金属酸化物であって、ＡはＡ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる
群から選択される少なくとも一種の元素であり、Ｂは
Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも
一種の元素である。
表される層状構造を有する金属酸化物であって、ＡはＡ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる
群から選択される少なくとも一種の元素であり、Ｂは
Ｖ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも
一種の元素である。
【００１３】本発明の電極材料は、一般式ＢyＯzで表さ
れる層状構造を有する金属酸化物の層間に前記元素Ａが
挿入されたものと考えられる。この一般式ＢyＯzで表さ
れる金属酸化物の層間は、通常はリチウムイオンなどの
活物質や層間水が入る位置であるが、本発明ではその位
置に活物質以外の元素を挿入するものである。これによ
り、電気容量は低下するものの、充放電サイクル特性お
よび高電流密度での充放電特性に優れた電極を提供でき
る。これは、前記金属酸化物の層間に挿入した前記元素
Ａが、リチウムの挿入や脱離をスムーズにするためと考
えられる。
れる層状構造を有する金属酸化物の層間に前記元素Ａが
挿入されたものと考えられる。この一般式ＢyＯzで表さ
れる金属酸化物の層間は、通常はリチウムイオンなどの
活物質や層間水が入る位置であるが、本発明ではその位
置に活物質以外の元素を挿入するものである。これによ
り、電気容量は低下するものの、充放電サイクル特性お
よび高電流密度での充放電特性に優れた電極を提供でき
る。これは、前記金属酸化物の層間に挿入した前記元素
Ａが、リチウムの挿入や脱離をスムーズにするためと考
えられる。
【００１４】上記元素ＡをＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択される少なくと
も一種の元素とするのは、これらの元素は前記金属酸化
物の層間に挿入しやすいからである。また、上記元素Ｂ
をＶ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくと
も一種の元素とするのは、これらの元素の酸化物は層状
構造を形成し、また、これらの元素は電極材料としても
使用できるからである。
ｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択される少なくと
も一種の元素とするのは、これらの元素は前記金属酸化
物の層間に挿入しやすいからである。また、上記元素Ｂ
をＶ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくと
も一種の元素とするのは、これらの元素の酸化物は層状
構造を形成し、また、これらの元素は電極材料としても
使用できるからである。
【００１５】また、本発明の一般式ＡxＢyＯzで表され
る層状構造を有する金属酸化物は、その製造時の熱処理
温度によっては層間に層間水を含むゲル状態を形成する
ことがあり、本発明の層状構造を有する金属酸化物に
は、この層間水を含む層状ゲル構造の金属酸化物をも包
含される。
る層状構造を有する金属酸化物は、その製造時の熱処理
温度によっては層間に層間水を含むゲル状態を形成する
ことがあり、本発明の層状構造を有する金属酸化物に
は、この層間水を含む層状ゲル構造の金属酸化物をも包
含される。
【００１６】本発明の電極材料の製造方法は特に限定さ
れず、いかなる方法で作製されたものでも好適に用いら
れるが、中でも金属酸化物のコロイド溶液を加熱処理し
て作製する方法が望ましい。以下にこのコロイド溶液を
用いる方法について説明する。
れず、いかなる方法で作製されたものでも好適に用いら
れるが、中でも金属酸化物のコロイド溶液を加熱処理し
て作製する方法が望ましい。以下にこのコロイド溶液を
用いる方法について説明する。
【００１７】前記金属酸化物のコロイド溶液の調製は、
通常、金属酸化物そのものを直接コロイド溶液にするこ
とが困難なので、金属粉末と例えば過酸化水素などの酸
化剤を含む液とを混合するか、あるいは金属粉末と金属
の酢酸塩、硝酸塩、炭酸塩などの酸化性物質を含む液と
を混合して調整することが好ましい。
通常、金属酸化物そのものを直接コロイド溶液にするこ
とが困難なので、金属粉末と例えば過酸化水素などの酸
化剤を含む液とを混合するか、あるいは金属粉末と金属
の酢酸塩、硝酸塩、炭酸塩などの酸化性物質を含む液と
を混合して調整することが好ましい。
【００１８】本発明の電極材料は、一般式ＢyＯzで表さ
れる層状構造を有する金属酸化物の層間にＡｌ、Ｔｉ、
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択
された少なくとも一種を挿入させたものである。これら
の金属を金属酸化物の層間に挿入させる方法としては、
例えば前記金属酸化物のコロイド溶液に挿入すべき金属
粉末を混合し、酸化反応により金属粉末を溶解させるこ
とで行う方法が挙げられるが、この方法には限定されな
い。
れる層状構造を有する金属酸化物の層間にＡｌ、Ｔｉ、
Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択
された少なくとも一種を挿入させたものである。これら
の金属を金属酸化物の層間に挿入させる方法としては、
例えば前記金属酸化物のコロイド溶液に挿入すべき金属
粉末を混合し、酸化反応により金属粉末を溶解させるこ
とで行う方法が挙げられるが、この方法には限定されな
い。
【００１９】コロイド溶液と金属粉末との混合はスター
ラーやボールミルなどの混合手段を採用することがで
き、また、その混合時の温度や時間に関しては特に限定
されることはないが、例えば、０〜４０℃で２〜３日間
程度反応させることが好ましい。また、金属酸化物のコ
ロイド溶液と挿入させる金属元素の混合比率は、最終生
成物を一般式ＡxＢyＯzで表した場合、ｘが０．０１≦
ｘ≦４の範囲となるように設定される。具体的には、金
属酸化物のコロイド溶液中に含まれる金属酸化物１ｍｏ
ｌ％対して、挿入させる金属元素が１〜３００ｍｏｌ％
程度(ｘ＝０．０１〜３)が好ましく、特に１〜８０ｍｏ
ｌ％程度（ｘ＝０．０１〜０．８）がより好ましい。
ラーやボールミルなどの混合手段を採用することがで
き、また、その混合時の温度や時間に関しては特に限定
されることはないが、例えば、０〜４０℃で２〜３日間
程度反応させることが好ましい。また、金属酸化物のコ
ロイド溶液と挿入させる金属元素の混合比率は、最終生
成物を一般式ＡxＢyＯzで表した場合、ｘが０．０１≦
ｘ≦４の範囲となるように設定される。具体的には、金
属酸化物のコロイド溶液中に含まれる金属酸化物１ｍｏ
ｌ％対して、挿入させる金属元素が１〜３００ｍｏｌ％
程度(ｘ＝０．０１〜３)が好ましく、特に１〜８０ｍｏ
ｌ％程度（ｘ＝０．０１〜０．８）がより好ましい。
【００２０】また、金属酸化物のコロイド溶液に導電性
物質を加えてから加熱処理をすると導電性物質の表面に
前記金属酸化物が被覆された構造となり、活物質である
金属酸化物の利用率が高くなり、電極の高容量化を実現
できるのでより好ましい。その場合、導電性物質を加え
る時期は挿入させる金属元素を金属酸化物のコロイド溶
液に加える前・後・同時のどの時期にも限定されない。
物質を加えてから加熱処理をすると導電性物質の表面に
前記金属酸化物が被覆された構造となり、活物質である
金属酸化物の利用率が高くなり、電極の高容量化を実現
できるのでより好ましい。その場合、導電性物質を加え
る時期は挿入させる金属元素を金属酸化物のコロイド溶
液に加える前・後・同時のどの時期にも限定されない。
【００２１】また、前記導電性物質としては特に材質、
形状等において限定されることはないが、実質的には炭
素質材料が好適に用いられる。例えば、カーボンブラッ
ク、無定形炭素、炭素繊維、天然黒鉛または人造黒鉛な
どが用いられる。
形状等において限定されることはないが、実質的には炭
素質材料が好適に用いられる。例えば、カーボンブラッ
ク、無定形炭素、炭素繊維、天然黒鉛または人造黒鉛な
どが用いられる。
【００２２】前記金属酸化物のコロイド溶液と導電性物
質との混合分散にあたっては、スターラー、ボールミ
ル、超音波分散などのいずれの混合手段も採用すること
ができる。また、その混合時の温度や時間に関しては特
に限定されることはないが、例えば、０〜４０℃で１〜
１２時間程度混合分散することが好ましい。混合分散後
の加熱処理は、濾過、遠心分離などにより金属酸化物と
導電性物質との混合物を分散液からある程度分離してか
ら行ってもよいし、また、混合分散液をそのまま用いて
行ってもよい。また、金属酸化物と導電性物質の混合比
率は質量比で９０：１０〜２０：８０とするのが好まし
い。
質との混合分散にあたっては、スターラー、ボールミ
ル、超音波分散などのいずれの混合手段も採用すること
ができる。また、その混合時の温度や時間に関しては特
に限定されることはないが、例えば、０〜４０℃で１〜
１２時間程度混合分散することが好ましい。混合分散後
の加熱処理は、濾過、遠心分離などにより金属酸化物と
導電性物質との混合物を分散液からある程度分離してか
ら行ってもよいし、また、混合分散液をそのまま用いて
行ってもよい。また、金属酸化物と導電性物質の混合比
率は質量比で９０：１０〜２０：８０とするのが好まし
い。
【００２３】上記加熱処理の条件は特に限定されること
はないが、加熱温度は８０℃以上、３００℃以下が好ま
しい。この範囲内であれば、層状構造を確実に形成で
き、また電極材料の乾燥も十分となり、水の除去も容易
となる。特に、導電性物質として炭素質材料を用いる場
合には、４５０℃を超えると炭素の酸化分解反応が生じ
るので、３００℃以下で加熱処理を行うことが好まし
い。また、加熱時間は３時間以上、２４時間以下が好ま
しい。
はないが、加熱温度は８０℃以上、３００℃以下が好ま
しい。この範囲内であれば、層状構造を確実に形成で
き、また電極材料の乾燥も十分となり、水の除去も容易
となる。特に、導電性物質として炭素質材料を用いる場
合には、４５０℃を超えると炭素の酸化分解反応が生じ
るので、３００℃以下で加熱処理を行うことが好まし
い。また、加熱時間は３時間以上、２４時間以下が好ま
しい。
【００２４】本発明の電極材料は、前記リチウムイオン
の挿入・脱離が可能な層状構造を有する金属酸化物の層
間にＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの元素
を挿入することにより、充放電サイクル特性および高電
流密度での充放電特性を向上させたものである。本発明
のように層間に金属を含む層状構造を有する金属酸化物
を電極材料として用いたエネルギー貯蔵素子であれば、
瞬間的な大電流とエネルギー容量とを必要とするデバイ
スの電源や、長期間の充放電サイクル寿命を必要とする
機器の電源に好適である。
の挿入・脱離が可能な層状構造を有する金属酸化物の層
間にＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの元素
を挿入することにより、充放電サイクル特性および高電
流密度での充放電特性を向上させたものである。本発明
のように層間に金属を含む層状構造を有する金属酸化物
を電極材料として用いたエネルギー貯蔵素子であれば、
瞬間的な大電流とエネルギー容量とを必要とするデバイ
スの電源や、長期間の充放電サイクル寿命を必要とする
機器の電源に好適である。
【００２５】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限定
されるものではない。
説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限定
されるものではない。
【００２６】（実施例１）金属バナジウム１ｇと３０質
量％の過酸化水素水１００ｃｍ3を混合し、氷浴中で３
時間攪拌混合した。これを２４時間放置して五酸化バナ
ジウム（Ｖ2Ｏ5）がゾル化したコロイド溶液を得た。
量％の過酸化水素水１００ｃｍ3を混合し、氷浴中で３
時間攪拌混合した。これを２４時間放置して五酸化バナ
ジウム（Ｖ2Ｏ5）がゾル化したコロイド溶液を得た。
【００２７】この五酸化バナジウムのコロイド溶液１０
ｇにアセトン３ｃｍ3を加えた後、マンガン微粉末を最
終的にＭｎ0.1Ｖ2Ｏ5の組成となるように加え、スター
ラーで３日間攪拌しながら酸化反応させた。その後、そ
の溶液にアセチレンブラックを０．２６ｇ加えてさらに
３時間混合して分散液を得た。加えたアセチレンブラッ
クの質量比は、最終組成のＶ2Ｏ5の質量：アセチレンブ
ラックの質量＝１：２である。
ｇにアセトン３ｃｍ3を加えた後、マンガン微粉末を最
終的にＭｎ0.1Ｖ2Ｏ5の組成となるように加え、スター
ラーで３日間攪拌しながら酸化反応させた。その後、そ
の溶液にアセチレンブラックを０．２６ｇ加えてさらに
３時間混合して分散液を得た。加えたアセチレンブラッ
クの質量比は、最終組成のＶ2Ｏ5の質量：アセチレンブ
ラックの質量＝１：２である。
【００２８】この分散液を平均表面粗さが０．３２μｍ
で、厚さが１５μｍのアルミニウム箔の片面にアプリケ
ーターを用いて塗布し、１２０℃で３時間加熱処理して
本発明の電極を作製した。
で、厚さが１５μｍのアルミニウム箔の片面にアプリケ
ーターを用いて塗布し、１２０℃で３時間加熱処理して
本発明の電極を作製した。
【００２９】上記のように作製した電極を縦２０ｍｍ、
横３０ｍｍの長方形に切り抜き、９８ＭＰａで加圧処理
したものを正極とし、負極として縦２５ｍｍ、横３０ｍ
ｍのリチウム金属を用い、セパレーターとして微孔性ポ
リエチレンフィルム、電解液としてγ−ブチロラクトン
にＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｄｍ3の濃度となるように溶解
させたものを用いてセルを作製した。
横３０ｍｍの長方形に切り抜き、９８ＭＰａで加圧処理
したものを正極とし、負極として縦２５ｍｍ、横３０ｍ
ｍのリチウム金属を用い、セパレーターとして微孔性ポ
リエチレンフィルム、電解液としてγ−ブチロラクトン
にＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｄｍ3の濃度となるように溶解
させたものを用いてセルを作製した。
【００３０】（実施例２）実施例１と同様の方法で合成
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
３ｃｍ3を加えた後、マンガン微粉末を最終的にＭｎ0.3
Ｖ2Ｏ5の組成となるように加え、その後は実施例１と同
様にしてセルを作製した。
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
３ｃｍ3を加えた後、マンガン微粉末を最終的にＭｎ0.3
Ｖ2Ｏ5の組成となるように加え、その後は実施例１と同
様にしてセルを作製した。
【００３１】（実施例３）実施例１と同様の方法で合成
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
３ｃｍ3を加えた後、マンガン微粉末を最終的にＭｎ
0.58Ｖ2Ｏ5の組成となるように加え、その後は実施例１
と同様にしてセルを作製した。
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
３ｃｍ3を加えた後、マンガン微粉末を最終的にＭｎ
0.58Ｖ2Ｏ5の組成となるように加え、その後は実施例１
と同様にしてセルを作製した。
【００３２】（実施例４）実施例１と同様の方法で合成
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
３ｃｍ3を加えた後、アルミニウム微粉末を最終的にＡ
ｌ0.63Ｖ2Ｏ5の組成となるように加え、その後は実施例
１と同様にしてセルを作製した。
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
３ｃｍ3を加えた後、アルミニウム微粉末を最終的にＡ
ｌ0.63Ｖ2Ｏ5の組成となるように加え、その後は実施例
１と同様にしてセルを作製した。
【００３３】（比較例１）実施例１と同様の方法で合成
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
を３ｃｍ3、アセチレンブラックを０．２６ｇ加えて３
時間混合して分散液を得た。その後は実施例１と同様に
してセルを作製した。
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
を３ｃｍ3、アセチレンブラックを０．２６ｇ加えて３
時間混合して分散液を得た。その後は実施例１と同様に
してセルを作製した。
【００３４】（比較例２）実施例１と同様の方法で合成
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
３ｃｍ3を加えた後、銀微粉末を最終的にＡｇ0.5Ｖ2Ｏ5
の組成となるように加え、その後は実施例１と同様にし
てセルを作製した。
した五酸化バナジウムのコロイド溶液１０ｇにアセトン
３ｃｍ3を加えた後、銀微粉末を最終的にＡｇ0.5Ｖ2Ｏ5
の組成となるように加え、その後は実施例１と同様にし
てセルを作製した。
【００３５】以上のようにして作製した実施例１〜４お
よび比較例１、２の各セルについて、充電カット電圧
４．２Ｖ、放電カット電圧２．０Ｖとして０．１ｍＡ／
ｃｍ2の電流密度でそれぞれ定電流充放電試験を行っ
た。なお、試験温度は２０℃である。その結果を図１に
示す。図１は、１サイクル目の放電容量に対する４０サ
イクル目までの容量保持率を示す。図１において、縦軸
は各サイクルの放電容量を１サイクル目の放電容量で除
して百分率化した容量保持率を、横軸は充放電のサイク
ル数をそれぞれ示す。４０サイクル目のそれぞれの容量
保持率を見ると、前記元素Ａに相当する同一の金属元素
の挿入量が大きいほど容量保持率が高いことがわかる。
実施例３、すなわちＭｎ0.58Ｖ2Ｏ5の組成のセルでは金
属を挿入させていない比較例１のセルよりも２５ポイン
トも容量保持率が高くなることが確認された。
よび比較例１、２の各セルについて、充電カット電圧
４．２Ｖ、放電カット電圧２．０Ｖとして０．１ｍＡ／
ｃｍ2の電流密度でそれぞれ定電流充放電試験を行っ
た。なお、試験温度は２０℃である。その結果を図１に
示す。図１は、１サイクル目の放電容量に対する４０サ
イクル目までの容量保持率を示す。図１において、縦軸
は各サイクルの放電容量を１サイクル目の放電容量で除
して百分率化した容量保持率を、横軸は充放電のサイク
ル数をそれぞれ示す。４０サイクル目のそれぞれの容量
保持率を見ると、前記元素Ａに相当する同一の金属元素
の挿入量が大きいほど容量保持率が高いことがわかる。
実施例３、すなわちＭｎ0.58Ｖ2Ｏ5の組成のセルでは金
属を挿入させていない比較例１のセルよりも２５ポイン
トも容量保持率が高くなることが確認された。
【００３６】さらに、上記実施例３のセルの除いた他の
各セルについて、充電カット電圧４．２Ｖ、放電カット
電圧２．０Ｖとして１ｍＡ／ｃｍ2、５ｍＡ／ｃｍ2の電
流密度でそれぞれ定電流充放電試験を行った。なお、試
験温度は２０℃である。その結果を図２に示す。図２
は、０．１ｍＡ／ｃｍ2から５ｍＡ／ｃｍ2まで電流密度
を変えた場合のそれぞれのセルでの５０サイクル目の放
電容量を示す。図２において、縦軸は各電流密度での電
極材料の質量当たりの放電容量を、横軸は電流密度をそ
れぞれ示す。前記元素Ａに相当する金属を挿入していな
い比較例１のセルの容量に対し、元素元素Ａに相当する
金属を挿入した実施例１、２、４のセルでは大電流密度
でも容量の低下が少なく、負荷特性の向上が見られる。
また、従来から公知の電極材料を用いた比較例２のセル
よりも実施例１、２、４のセルは良い結果を示している
のが確認できる。
各セルについて、充電カット電圧４．２Ｖ、放電カット
電圧２．０Ｖとして１ｍＡ／ｃｍ2、５ｍＡ／ｃｍ2の電
流密度でそれぞれ定電流充放電試験を行った。なお、試
験温度は２０℃である。その結果を図２に示す。図２
は、０．１ｍＡ／ｃｍ2から５ｍＡ／ｃｍ2まで電流密度
を変えた場合のそれぞれのセルでの５０サイクル目の放
電容量を示す。図２において、縦軸は各電流密度での電
極材料の質量当たりの放電容量を、横軸は電流密度をそ
れぞれ示す。前記元素Ａに相当する金属を挿入していな
い比較例１のセルの容量に対し、元素元素Ａに相当する
金属を挿入した実施例１、２、４のセルでは大電流密度
でも容量の低下が少なく、負荷特性の向上が見られる。
また、従来から公知の電極材料を用いた比較例２のセル
よりも実施例１、２、４のセルは良い結果を示している
のが確認できる。
【００３７】なお、上記実施例１〜４および比較例１、
２で用いた電極材料をＸ線回折により分析した結果、い
ずれも層状構造を有してした。
２で用いた電極材料をＸ線回折により分析した結果、い
ずれも層状構造を有してした。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、一般式Ａ
xＢyＯz（ＡはＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏお
よびＮｉからなる群から選択される少なくとも一種の元
素、ＢはＶ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少
なくとも一種の元素を表す。）で表される層状構造を有
する金属酸化物からなる電極材料を用いることにより、
充放電サイクル特性および高電流密度での充放電特性に
優れた電極を提供することができる。
xＢyＯz（ＡはＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏお
よびＮｉからなる群から選択される少なくとも一種の元
素、ＢはＶ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少
なくとも一種の元素を表す。）で表される層状構造を有
する金属酸化物からなる電極材料を用いることにより、
充放電サイクル特性および高電流密度での充放電特性に
優れた電極を提供することができる。
【図１】実施例１、２、３、４および比較例１、２の電
流密度０．１ｍＡ／ｃｍ2におけるサイクル数と容量保
持率との関係を示す図である。
流密度０．１ｍＡ／ｃｍ2におけるサイクル数と容量保
持率との関係を示す図である。
【図２】実施例１、２、４および比較例１、２の電流密
度と放電容量との関係を示す図である。
度と放電容量との関係を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H029 AJ02 AJ05 AK03 AL12 AM03
AM07 HJ02
5H050 AA02 AA07 BA16 CA07 CB12
DA02 HA02
Claims (3)
- 【請求項１】 一般式ＡxＢyＯz（ＡはＡｌ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉからなる群から選択さ
れる少なくとも一種の元素、ＢはＶ、ＭｏおよびＷから
なる群から選択される少なくとも一種の元素を表す。）
で表される層状構造を有する金属酸化物からなることを
特徴とする電極材料。 - 【請求項２】 前記一般式ＡxＢyＯzにおいて、ｘが
０．０１≦ｘ≦４、ｙが１≦ｙ≦６、ｚが４≦ｚ≦１３
の範囲にある数である請求項１に記載の電極材料。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の電極材料を用
いたことを特徴とする電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002140706A JP2003331842A (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 電極材料およびそれを用いた電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002140706A JP2003331842A (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 電極材料およびそれを用いた電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003331842A true JP2003331842A (ja) | 2003-11-21 |
Family
ID=29701519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002140706A Withdrawn JP2003331842A (ja) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | 電極材料およびそれを用いた電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003331842A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100361241C (zh) * | 2004-07-16 | 2008-01-09 | 黑龙江大学 | Ni(OH)2/Co(OH)2电化学电容器电极材料 |
| JP2008270807A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Korea Inst Of Science & Technology | 超極細炭素繊維上に堆積された金属酸化物からなるスーパーキャパシタ用電極およびその製造方法 |
| JP2008305720A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Samsung Sdi Co Ltd | 非水二次電池用負極及びそれを用いた非水二次電池 |
| JP2012508448A (ja) * | 2008-11-07 | 2012-04-05 | イーグルピッチャー テクノロジーズ，エルエルシー | 非結晶性または半結晶性の銅−マンガンの酸化物カソード材料である非水性セル |
-
2002
- 2002-05-15 JP JP2002140706A patent/JP2003331842A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100361241C (zh) * | 2004-07-16 | 2008-01-09 | 黑龙江大学 | Ni(OH)2/Co(OH)2电化学电容器电极材料 |
| JP2008270807A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Korea Inst Of Science & Technology | 超極細炭素繊維上に堆積された金属酸化物からなるスーパーキャパシタ用電極およびその製造方法 |
| JP2008305720A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Samsung Sdi Co Ltd | 非水二次電池用負極及びそれを用いた非水二次電池 |
| JP2012508448A (ja) * | 2008-11-07 | 2012-04-05 | イーグルピッチャー テクノロジーズ，エルエルシー | 非結晶性または半結晶性の銅−マンガンの酸化物カソード材料である非水性セル |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |