JP2007123236A - Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水電解質二次電池用電極およびこれを用いた非水電解質二次電池に関する。 The present invention relates to an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.
現在、高エネルギー密度の二次電池として、非水電解質を使用し、例えばリチウムイオンを正極と負極との間で移動させて充放電を行うようにした非水電解質二次電池が多く利用されている。 Currently, non-aqueous electrolyte secondary batteries that use a non-aqueous electrolyte as a secondary battery with a high energy density, for example, charge and discharge by moving lithium ions between the positive electrode and the negative electrode are widely used. Yes.
このような非水電解質二次電池において、一般に正極としてニッケル酸リチウム(LiNiO2 )、コバルト酸リチウム(LiCoO2 )等の層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物が用いられ、負極としてリチウムの吸蔵および放出が可能な炭素材料、リチウム金属、リチウム合金等が用いられている(例えば、特許文献1参照)。 In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, a lithium transition metal composite oxide having a layered structure such as lithium nickelate (LiNiO 2 ) or lithium cobaltate (LiCoO 2 ) is generally used as a positive electrode, and lithium is occluded as a negative electrode. In addition, carbon materials that can be released, lithium metal, lithium alloys, and the like are used (for example, see Patent Document 1).
また、非水電解質として、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート等の有機溶媒に四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 )、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )等の電解質塩を溶解させたものが使用されている。 In addition, a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt such as lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) or lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is dissolved in an organic solvent such as ethylene carbonate or diethyl carbonate is used. ing.
一方、最近では、リチウムイオンの代わりにナトリウムイオンを利用した非水電解質二次電池の研究が始められている。この非水電解質二次電池の負極はナトリウムを含む金属により形成されている。ナトリウムは海水中に豊富に含まれ、ナトリウムを利用することにより低コスト化を図ることができる。
ナトリウムを利用した非水電解質二次電池の充放電反応は、ナトリウムイオンの溶解および析出により行われるため、充放電効率および充放電特性が良好でない。 Since the charge / discharge reaction of the nonaqueous electrolyte secondary battery using sodium is performed by dissolution and precipitation of sodium ions, charge / discharge efficiency and charge / discharge characteristics are not good.
また、充放電を繰り返すと、非水電解質中に樹枝状の析出物(デンドライト)が生成されやすくなる。そのため、上記デンドライトにより内部短絡が発生する場合があり、十分な安全性の確保が困難である。 Moreover, when charging and discharging are repeated, dendritic precipitates (dendrites) are likely to be generated in the nonaqueous electrolyte. Therefore, an internal short circuit may occur due to the dendrite, and it is difficult to ensure sufficient safety.
さらに、ナトリウムイオンを利用した非水電解質二次電池において、リチウムイオンを吸蔵および放出することができる実用性の高い黒鉛を含む負極を用いた場合、この負極に対してナトリウムイオンが十分に吸蔵および放出されなく高い充放電容量密度を得ることができない。同様に、珪素を含む負極を用いた場合でも、この負極に対してはナトリウムイオンが吸蔵および放出されない。 Furthermore, in a non-aqueous electrolyte secondary battery using sodium ions, when a negative electrode containing highly practical graphite that can occlude and release lithium ions is used, sodium ions are sufficiently occluded and A high charge / discharge capacity density cannot be obtained without being released. Similarly, even when a negative electrode containing silicon is used, sodium ions are not occluded and released from the negative electrode.
本発明の目的は、ナトリウムイオンを吸蔵および放出することが可能な非水電解質二次電池用電極およびこれを用いた非水電解質二次電池を提供することである。 The objective of this invention is providing the electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries which can occlude and discharge | release sodium ion, and a nonaqueous electrolyte secondary battery using the same.
(1)第1の発明に係る非水電解質二次電池用電極は、ナトリウムイオンを吸蔵および放出することができ、ビスマスを単一成分または主成分として含むものである。 (1) The electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the first invention can occlude and release sodium ions and contains bismuth as a single component or a main component.
第1の発明に係る非水電解質二次電池用電極においては、ビスマスを単一成分または主成分として含むことにより、ナトリウムイオンが十分に吸蔵および放出される。また、資源的に豊富なナトリウムおよび安価なビスマスを使用することにより低コスト化が図れる。 In the electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the first invention, sodium ions are sufficiently occluded and released by containing bismuth as a single component or main component. Further, the cost can be reduced by using sodium rich in resources and inexpensive bismuth.
(2)非水電解質二次電池用電極は、金属からなる集電体をさらに含み、ビスマスは、集電体上に形成されてもよい。この場合、ビスマスを集電体上に容易に形成することができる。 (2) The electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery may further include a current collector made of metal, and bismuth may be formed on the current collector. In this case, bismuth can be easily formed on the current collector.
(3)第2の発明に係る非水電解質二次電池は、第1の発明に係る非水電解質二次電池用電極からなる負極と、正極と、ナトリウムイオンを含む非水電解質とを備え、負極は、集電体上に塗布されるビスマスを含む負極合剤を含み、負極合剤は、当該負極合剤に対して10重量%以上の導電剤としての炭素を含むものである。 (3) A nonaqueous electrolyte secondary battery according to a second invention comprises a negative electrode comprising the electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the first invention, a positive electrode, and a nonaqueous electrolyte containing sodium ions, The negative electrode includes a negative electrode mixture containing bismuth applied on the current collector, and the negative electrode mixture includes carbon as a conductive agent in an amount of 10% by weight or more based on the negative electrode mixture.
第2の発明に係る非水電解質二次電池においては、第1の発明に係る非水電解質二次電池用電極からなる負極を用いることにより、可逆的な充放電を行うことが可能となるとともに、非水電解質二次電池の低コスト化を図ることができる。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the second invention, reversible charging / discharging can be performed by using the negative electrode comprising the non-aqueous electrolyte secondary battery electrode according to the first invention. In addition, the cost of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be reduced.
また、負極合剤が炭素を含むことにより、負極内の導電性が向上するとともに非水電解質の負極への浸透性が向上する。特に、負極合剤が当該負極合剤に対して10重量%以上の炭素を含むことにより充放電特性が向上する。 Further, when the negative electrode mixture contains carbon, the conductivity in the negative electrode is improved and the permeability of the nonaqueous electrolyte to the negative electrode is improved. In particular, the charge / discharge characteristics are improved when the negative electrode mixture contains 10% by weight or more of carbon with respect to the negative electrode mixture.
(4)炭素は、カーボンブラックを含んでもよい。この場合、負極内の導電性がより向上するとともに、非水電解質の負極への浸透性がより向上する。 (4) The carbon may include carbon black. In this case, the conductivity in the negative electrode is further improved, and the permeability of the nonaqueous electrolyte to the negative electrode is further improved.
(5)正極は、ナトリウム含有酸化物を含んでもよい。この場合、酸化物以外(硫化物、フッ化物および塩化物等)を含む電極に比べて、正極に対してナトリウムイオンが吸蔵および放出され易くなる。それにより、充放電特性が良好となる。 (5) The positive electrode may include a sodium-containing oxide. In this case, sodium ions are more likely to be occluded and released from the positive electrode as compared to electrodes containing other than oxides (sulfides, fluorides, chlorides, etc.). Thereby, charge / discharge characteristics are improved.
(6)非水電解質は、六フッ化リン酸ナトリウムを含んでもよい。この場合、安全性が向上される。 (6) The non-aqueous electrolyte may contain sodium hexafluorophosphate. In this case, safety is improved.
(7)非水電解質は、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、ニトリル類およびアミド類からなる群から選択される1種または2種以上を含んでもよい。この場合、低コスト化が図れるとともに安全性が向上される。 (7) The nonaqueous electrolyte may contain one or more selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, esters, cyclic ethers, chain ethers, nitriles and amides. Good. In this case, the cost can be reduced and the safety is improved.
本発明によれば、非水電解質二次電池用電極がビスマスを単一成分または主成分として含むことにより、ナトリウムイオンが非水電解質二次電池用電極に対して十分に吸蔵および放出される。また、資源的に豊富なナトリウムおよび安価なビスマスを使用することにより低コスト化が図れる。 According to the present invention, the nonaqueous electrolyte secondary battery electrode contains bismuth as a single component or main component, so that sodium ions are sufficiently occluded and released from the nonaqueous electrolyte secondary battery electrode. Further, the cost can be reduced by using sodium rich in resources and inexpensive bismuth.
以下、本実施の形態に係る非水電解質二次電池用電極およびそれを用いた非水電解質二次電池について説明する。なお、本実施の形態に係る非水電解質二次電池は、ナトリウムイオンが利用されるので、一般的にナトリウム二次電池と呼ばれる。 Hereinafter, an electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment and a nonaqueous electrolyte secondary battery using the same will be described. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment is generally called a sodium secondary battery because sodium ions are used.
本実施の形態に係る非水電解質二次電池は、作用極、対極および非水電解質により構成される。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment includes a working electrode, a counter electrode, and a nonaqueous electrolyte.
なお、以下に説明する各種材料および当該材料の厚さおよび濃度等は以下の記載に限定されるものではなく、適宜設定することができる。 The various materials described below and the thicknesses and concentrations of the materials are not limited to those described below, and can be set as appropriate.
(1)非水電解質二次電池用電極(作用極)の作製
結着剤のポリフッ化ビニリデンをN−メチル−2−ピロリドンに溶かした溶液に、ビスマス(Bi)粉末を含む電極活物質、上記結着剤および導電剤としてのアセチレンブラックの重量比が例えば85:10:5となるように、添加した後混練することにより電極合剤としてのスラリーを作製する。なお、本実施の形態では、上記アセチレンブラックの比表面積は例えば92m2/gであり、一次粒子径は約35nmである。アセチレンブラックは、導電性に優れた高純度のカーボンブラックの一種である。
(1) Production of electrode (working electrode) for non-aqueous electrolyte secondary battery Electrode active material containing bismuth (Bi) powder in a solution obtained by dissolving polyvinylidene fluoride as a binder in N-methyl-2-pyrrolidone, A slurry as an electrode mixture is prepared by adding and kneading so that the weight ratio of the acetylene black as the binder and the conductive agent is, for example, 85: 10: 5. In the present embodiment, the acetylene black has a specific surface area of, for example, 92 m 2 / g and a primary particle diameter of about 35 nm. Acetylene black is a kind of high-purity carbon black excellent in conductivity.
続いて、ドクターブレード法により、作製したスラリーを集電体の銅箔上に塗布した後、真空中で乾燥させ、圧延ローラーにより圧延することによって活物質層を形成する。そして、活物質層が形成された銅箔を例えば2cm×2cmの大きさに切り取り、作用極タブを取り付けることにより非水電解質二次電池用電極を完成させる。 Then, after apply | coating the produced slurry on the copper foil of a collector with a doctor blade method, it dries in a vacuum and forms an active material layer by rolling with a rolling roller. Then, the copper foil on which the active material layer is formed is cut into a size of 2 cm × 2 cm, for example, and a working electrode tab is attached to complete the electrode for the nonaqueous electrolyte secondary battery.
(2)非水電解質の作製
非水電解質としては、非水溶媒に電解質塩を溶解させたものを用いることができる。
(2) Production of non-aqueous electrolyte As the non-aqueous electrolyte, an electrolyte salt dissolved in a non-aqueous solvent can be used.
非水溶媒としては、通常電池用の非水溶媒として用いられる環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、ニトリル類、アミド類等およびこれらの組合せからなるものが挙げられる。 Examples of non-aqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, esters, cyclic ethers, chain ethers, nitriles, amides, and the like, which are usually used as non-aqueous solvents for batteries. Is mentioned.
環状炭酸エステルとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられ、これらの水素基の一部または全部がフッ素化されているものも用いることが可能で、例えば、トリフルオロプロピレンカーボネート、フルオロエチルカーボネート等が挙げられる。 Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like, and those in which some or all of these hydrogen groups are fluorinated can be used. For example, trifluoropropylene carbonate, fluoro Examples include ethyl carbonate.
鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート等が挙げられ、これらの水素基の一部または全部がフッ素化されているものも用いることが可能である。 Examples of chain carbonic acid esters include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, and the like. Some of these hydrogen groups are fluorinated. It is possible to use.
エステル類としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。環状エーテル類としては、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1、3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、1,4−ジオキサン、1,3,5−トリオキサン、フラン、2−メチルフラン、1,8−シネオール、クラウンエーテル等が挙げられる。 Examples of the esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and γ-butyrolactone. Examples of cyclic ethers include 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 1,4-dioxane, 1,3,5. -Trioxane, furan, 2-methylfuran, 1,8-cineol, crown ether and the like.
鎖状エーテル類としては、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、メチルフェニルエーテル、エチルフェニルエーテル、ブチルフェニルエーテル、ペンチルフェニルエーテル、メトキシトルエン、ベンジルエチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、o−ジメトキシベンゼン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、1,1−ジメトキシメタン、1,1−ジエトキシエタン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチル等が挙げられる。 Examples of chain ethers include 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, dihexyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, methyl phenyl ether, ethyl phenyl ether, butyl phenyl ether, pentyl phenyl. Ether, methoxytoluene, benzyl ethyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, o-dimethoxybenzene, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, 1,1 -Dimethoxymethane, 1,1-diethoxyethane, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethy Glycol dimethyl and the like.
ニトリル類としては、アセトニトリル等が挙げられ、アミド類としては、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。 Nitriles include acetonitrile and the like, and amides include dimethylformamide and the like.
電解質塩としては、例えば六フッ化リン酸ナトリウム(NaPF6 )、四フッ化ホウ酸ナトリウム(NaBF4 )、NaCF3 SO3 、NaBeTi等の非水溶媒に可溶な過酸化物でない安全性の高いものを用いる。なお、上記の電解質塩のうち1種を用いてもよく、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of electrolyte salts include non-peroxides that are soluble in nonaqueous solvents such as sodium hexafluorophosphate (NaPF 6 ), sodium tetrafluoroborate (NaBF 4 ), NaCF 3 SO 3 , and NaBeTi. Use expensive ones. In addition, 1 type may be used among said electrolyte salt, and may be used in combination of 2 or more type.
本実施の形態では、非水電解質として、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比50:50の割合で混合した非水溶媒に、電解質塩としての六フッ化リン酸ナトリウム(NaPF6 )を1mol/lの濃度になるように添加したものを用いる。 In the present embodiment, as a nonaqueous electrolyte, a nonaqueous solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 50:50 is mixed with 1 mol / liter of sodium hexafluorophosphate (NaPF 6 ) as an electrolyte salt. The one added to a concentration of 1 is used.
(3)試験セルの作製
図1は、本実施の形態に係る非水電解質二次電池用電極を用いた試験セルの概略説明図である。
(3) Production of Test Cell FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a test cell using the electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment.
図1に示すように、不活性雰囲気下において、上記作用極1にリードを取り付けるとともに、例えばナトリウム金属からなる対極2にリードを取り付ける。なお、ナトリウム金属からなる対極2の代わりに、例えば、NaCoO2 で表されるコバルト酸ナトリウム、Nax Coy O2 (0<x≦1.0、およびy<1.5)で表される他のコバルト酸ナトリウム等の材料を単一成分または主成分として含む対極2を用いてもよい。
As shown in FIG. 1, in an inert atmosphere, a lead is attached to the working
次に、作用極1と対極2との間にセパレータ4を挿入し、セル容器10内に作用極1、対極2および例えばナトリウム金属からなる参照極3を配置する。そして、セル容器10内に上記非水電解質5を注入することにより試験セルを作製する。
Next, the
(4)本実施の形態における効果
図2に示すナトリウムとビスマスとの2相状態図からわかるように、ナトリウムおよびビスマスは合金化される。しかしながら、ビスマスがナトリウムイオンを吸蔵および放出することが可能か否かについては本出願時まで知見がなかった。
(4) Effect in this Embodiment As can be seen from the two-phase phase diagram of sodium and bismuth shown in FIG. 2, sodium and bismuth are alloyed. However, there was no knowledge until the present application as to whether bismuth can occlude and release sodium ions.
本実施の形態においては、ビスマスを単一成分または主成分として含む非水電解質二次電池用電極を用いることにより、ナトリウムイオンがこの非水電解質二次電池用電極に対して十分に吸蔵および放出される。また、資源的に豊富なナトリウムおよび安価なビスマスを使用することにより低コスト化が図れる。 In the present embodiment, by using a nonaqueous electrolyte secondary battery electrode containing bismuth as a single component or main component, sodium ions are sufficiently occluded and released from the nonaqueous electrolyte secondary battery electrode. Is done. Further, the cost can be reduced by using sodium rich in resources and inexpensive bismuth.
また、上記のような非水電解質二次電池用電極を作用極1に用いることにより、可逆的な充放電を行うことが可能となるとともに、安価な非水電解質二次電池を提供することができる。
In addition, by using the electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery as described above as the working
また、作用極1の電極合剤が炭素を含むことにより、作用極1の導電性が向上するとともに非水電解質5の作用極1への浸透性が向上する。特に、作用極1の上記電極合剤が当該電極合剤に対して10重量%以上の炭素を含むことにより充放電特性が向上する。特に、上記炭素の一種としてカーボンブラックを用いることにより、作用極1の導電性をさらに向上できる。これは、カーボンブラックは黒鉛等の他の炭素と比べ比表面積が大きいので、作用極1の体積に占めるカーボンブラックの割合が大きくなるためである。
Moreover, when the electrode mixture of the working
ここで、リチウムイオンを利用する非水電解質二次電池において、カーボンブラックを作用極(負極)に添加すると、低電位においてカーボンブラックにリチウムイオンが吸着される。その結果、放電容量密度が低下する。 Here, in a nonaqueous electrolyte secondary battery using lithium ions, when carbon black is added to the working electrode (negative electrode), lithium ions are adsorbed to the carbon black at a low potential. As a result, the discharge capacity density decreases.
このような理由から、リチウムイオンを利用する非水電解質二次電池においては、カーボンブラックを作用極に添加することができず、または添加するとしてもカーボンブラックの量は、放電容量密度が著しく低下しない程度の量に制限しなければならない。 For these reasons, in non-aqueous electrolyte secondary batteries that use lithium ions, carbon black cannot be added to the working electrode, or even if added, the amount of carbon black significantly reduces the discharge capacity density. The amount must not be limited.
一方、本実施の形態のように、ナトリウムイオンを利用する非水電解質二次電池においては、ナトリウムイオンは作用極1内のカーボンブラックに吸着されず、または吸着されても少量である。したがって、カーボンブラックは、作用極1の導電剤として有効に使用できる。
On the other hand, in the non-aqueous electrolyte secondary battery using sodium ions as in the present embodiment, sodium ions are not adsorbed on the carbon black in the working
そして、本実施の形態では、作用極1に添加する導電剤としてのカーボンブラックの一次粒子径は約35nmであることが好ましく、比表面積は90m2/g以上であることが好ましい。このように、比表面積の大きな導電剤を作用極1に添加することにより、作用極1の柔軟性および非水電解質5の当該作用極1への浸透性が向上する。これにより、非水電解質二次電池の充放電サイクル特性が向上する。なお、上記の柔軟性とは、いわゆる軟らかさをいい、この柔軟性により作用極1を種々の形状に加工することができる。
And in this Embodiment, it is preferable that the primary particle diameter of the carbon black as a electrically conductive agent added to the working
(a)実施例1
以下に示すように、上記実施の形態に基づいて作製した試験セルを用いて非水電解質二次電池用電極(作用極1)の充放電特性を調べた。
(A) Example 1
As shown below, the charge / discharge characteristics of the electrode for the nonaqueous electrolyte secondary battery (working electrode 1) were examined using the test cell prepared based on the above embodiment.
図3は、実施例1の非水電解質二次電池用電極の充放電特性を示したグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the charge / discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery electrode of Example 1.
作製した試験セルにおいて、0.86mAの定電流で、参照極3を基準とする作用極1の電位が0Vに達するまで放電を行った。そして、0.86mAの定電流で、参照極3を基準とする作用極1の電位が1.0Vに達するまで充電を行うことにより充放電特性を調べた。充放電試験は1〜3サイクルまで実施した。その結果を表1に示す。なお、表1には、作用極1の1cm間において測定した直流抵抗の値が示されている。
In the produced test cell, discharge was performed at a constant current of 0.86 mA until the potential of the working
表1に示すように、作用極1の活物質1g当たりの初期放電容量密度が約361mAh/gとなり、良好に充放電が行われていることがわかった。サイクル経過による放電容量密度の顕著な低下も確認されなかった。また、ナトリウムイオンが作用極1内のカーボンブラックに吸着されていないことが推定される。
As shown in Table 1, the initial discharge capacity density per gram of the active material of the working
(b)実施例2
実施例2では、結着剤のポリフッ化ビニリデンをN−メチル−2−ピロリドンに溶かした溶液に、ビスマス粉末を含む電極活物質および上記結着剤の重量比が95:5となるように、添加した後混練することにより電極合剤としてのスラリーを作製した点を除いて、上記実施例1と同様にして非水電解質二次電池の試験セルを作製した。
(B) Example 2
In Example 2, the weight ratio of the electrode active material containing bismuth powder and the above binder to a solution obtained by dissolving polyvinylidene fluoride as a binder in N-methyl-2-pyrrolidone is 95: 5. A test cell of a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the slurry as an electrode mixture was produced by kneading after addition.
そして、本例の非水電解質二次電池用電極(作用極1)の充放電特性を調べた。充放電試験は1〜3サイクルまで実施した。その結果を上記表1に示す。なお、表1には、実施例2の作用極1の1cm間において測定した直流抵抗の値が示されている。
And the charge / discharge characteristic of the electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries (working electrode 1) of this example was investigated. The charge / discharge test was conducted up to 1 to 3 cycles. The results are shown in Table 1 above. Table 1 shows the value of DC resistance measured for 1 cm of the working
表1に示すように、作用極1の活物質1g当たりの初期充電容量密度が約217mAh/gとなり、良好に充放電が行われていることがわかった。また、ナトリウムイオンが作用極1内のカーボンブラックに吸着されていないことが推定される。
As shown in Table 1, the initial charge capacity density per gram of the active material of the working
(c)実施例3
実施例3では、結着剤のポリフッ化ビニリデンをN−メチル−2−ピロリドンに溶かした溶液に、ビスマス粉末を含む電極活物質、上記結着剤および導電剤としてのアセチレンブラックの重量比が90:5:5となるように、添加した後混練することにより電極合剤としてのスラリーを作製した点を除いて、上記実施例1と同様にして非水電解質二次電池の試験セルを作製した。
(C) Example 3
In Example 3, the weight ratio of the electrode active material containing bismuth powder, the binder, and acetylene black as the conductive agent to a solution of polyvinylidene fluoride as a binder in N-methyl-2-pyrrolidone was 90. A test cell for a non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the slurry was prepared as an electrode mixture by adding and kneading so as to be 5: 5. .
そして、本例の非水電解質二次電池用電極(作用極1)の充放電特性を調べた。充放電試験は1〜3サイクルまで実施した。その結果を上記表1に示す。なお、表1には、実施例3の作用極1の1cm間において測定した直流抵抗の値が示されている。
And the charge / discharge characteristic of the electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries (working electrode 1) of this example was investigated. The charge / discharge test was conducted up to 1 to 3 cycles. The results are shown in Table 1 above. Table 1 shows the value of the DC resistance measured for 1 cm of the working
表1に示すように、作用極1の活物質1g当たりの初期充電容量密度が約280mAh/gとなり、良好に充放電が行われていることがわかった。また、ナトリウムイオンが作用極1内のカーボンブラックに吸着されていないことが推定される。
As shown in Table 1, the initial charge capacity density per gram of the active material of the working
(d)まとめ
以上により、ナトリウムイオンが作用極1に対して可逆的に吸蔵および放出されていることが明らかになった。それにより、リチウムイオンを利用する従来の非水電解質二次電池用電極に代わる新たな非水電解質二次電池用電極の有効性を確認することができた。
(D) Summary From the above, it has been clarified that sodium ions are reversibly occluded and released from the working
また、上記表1から、直流抵抗が小さい実施例1の作用極1を用いることが好ましいことがわかった。すなわち、作用極1の電極合剤が当該電極合剤に対して10重量%以上のアセチレンブラックを含むことにより、より高い放電容量密度を得られることがわかった。
Moreover, it turned out that it is preferable to use the working
本発明に係る非水電解質二次電池用電極および非水電解質二次電池は、携帯用電源および自動車用電源等の種々の電源において利用することができる。 The electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries and the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention can be used in various power sources such as portable power sources and automobile power sources.
1 作用極
2 対極
3 参照極
4 セパレータ
5 非水電解質
10 セル容器
1
Claims (4)
前記ビスマスは、前記集電体上に形成されたことを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池用電極。 A current collector made of metal;
The electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the bismuth is formed on the current collector.
前記負極は、前記集電体上に塗布される前記ビスマスを含む負極合剤を含み、
前記負極合剤は、当該負極合剤に対して10重量%以上の導電剤としての炭素を含むことを特徴とする非水電解質二次電池。 A negative electrode comprising the electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, a positive electrode, and a nonaqueous electrolyte containing sodium ions,
The negative electrode includes a negative electrode mixture containing the bismuth applied on the current collector,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the negative electrode mixture includes 10% by weight or more of carbon as a conductive agent with respect to the negative electrode mixture.
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