JP2012028117A - 蓄電デバイス及び電極活物質の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
本発明の蓄電デバイスは、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極と負極との間に介在しイオンを伝導するイオン伝導媒体とを備えている。この正極活物質は、芳香族環が3以上連結した構造を有する多環化合物であり、この連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有し、2以上の基本構造同士が複素環構造を形成して結合している多環化合物である。この3以上連結した芳香族環は、ナフタレン構造、アントラセン構造、テトラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1つを含むものとしてもよい。また、3以上の芳香族環及び基本構造同士が結合する複素環構造のうち少なくとも1以上には、環構造に硫黄を含むものとしてもよい。
【選択図】図1
Description
アントラセン(アルドリッチ製)1gに硫黄粉末(75μm以下、99.99%、高純度化学製)5gを加えよく混合したものを、試験管内に投入した。その試験管を窒素気流中の管状炉内に入れ、300℃まで1時間かけて昇温した。3時間加熱したあと、温度を450℃まで30分かけて昇温し、3時間放置した。室温まで冷却後、黒色固形物(多環化合物)を得た。これを以下ANS450と称する。このANS450を70重量%、カーボン(ECP600JD,ライオン社製)を20重量%、バインダーとしてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を10重量%となるよう配合し、餅状になるまで乳鉢でよく混練し、シート状に成型した。このシートを直径12mmの円形状に切り出し、真空乾燥して正極材とした。この正極材と、負極としてのLi金属と、セパレータとしての多孔質ポリエチレンと、電解液(1M−LiPF6を含むエチレンカーボネートEC+ジエチルカーボネートDEC(体積比3:7))とを用い、図1の評価セルを作製した。この得られた評価セルを実施例1とした。なお、Li金属は厚さ0.4mm、直径18mmのLi板を用い、正極材の重量は3mg、電極面積は1.3cm2で評価した。
得られた試料(多環化合物)に対して、元素分析を行った。CHNの元素分析は、全自動元素分析装置(エレメンタール社製、VarioEL)による燃焼法によって行った。硫黄の分析は、フラスコ燃焼−イオンクロマトグラフィーにより分析した。硫黄分析のシステムは、Dionex社製DX320を用い、カラムをIonPacAS12Aとし、移動相をNa2CO3(2.7mmol/L)/NaHCO3(0.3mmol/L)とした。得られた硫黄量(重量%)及び炭素量(重量%)から、硫黄に対する炭素の元素比C/Sを求めた。
得られた試料(多環化合物)に対して、ラマン分光測定を行った。ラマンスペクトル分析は、レーザラマン分光システム(日本分光(株)製、NRS−3300)を用いて測定した。波長532nmの励起光でラマン分光測定を行い、芳香族環骨格振動に由来する1200cm-1近傍から1600cm-1近傍までのピーク、及び1020cm-1近傍から1050cm-1近傍にみられる硫黄を含む複素環に由来するピークを観察した。
得られた評価セルの電気化学特性の評価を行った。電気化学特性の評価では、電極活物質としての多環化合物の単位重量あたりの容量(mAh/g)、充放電効率(%)、5−100サイクルでの容量維持率(%)、硫黄の単位重量あたりの容量(mAh/g−S)について検討した。まず、評価セルを25℃の恒温槽内に設置し、この温度で初期エージングとして3.0Vから0.5Vまでの領域で0.5mAの定電流充放電を2回行った。そのあと、充放電試験として、1.0V〜3.0Vの領域で0.5mAの定電流充放電を行った。この定電流充放電を100サイクル繰り返すサイクル試験を行い、初回、5サイクル目、100サイクル目の活物質の単位重量あたりの放電容量(mAh/g)を求めた。なお、ここで示した各電圧値(V)は、Li電位基準の値である。また、5サイクル目の充電容量及び放電容量を用いて、放電容量を充電容量で除算し100を乗じて充放電効率を求めると共に、硫黄の単位重量あたりの放電容量を算出した。また、100サイクル目の放電容量(mAh/g)を5サイクル目の放電容量で除した値に100を乗じて容量維持率(%)を求めた。
アントラセンの代わりにベンゾ[b]アントラセン(アルドリッチ製)の0.25gに硫黄粉末1gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、TENS450と称する。得られたTENS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例2とした。
アントラセンの代わりにペンタセン(アルドリッチ製)の0.5gに硫黄粉末2gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、PENS450と称する。得られたPENS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例3とした。
アントラセンの代わりにナフト[2,3−a]ピレン(アルドリッチ製)の0.5gに硫黄粉末2gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、NPYS450と称する。得られたNPYS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例4とした。
アントラセンの代わりにポリナフタレンビニレン(アルドリッチ製)の0.25gに硫黄粉末1gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、PNVS450と称する。得られたPNVS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例5とした。
ポリ(p−キシレンテトラヒドロチオフェニウム−クロリド)を0.25重量%含む水溶液100ml(アルドリッチ製)へ、エタノールに懸濁した硫黄粉末2gを加え、よく攪拌したのち、ロータリーエバポレータにて濃縮し、硫黄分散ポリマーを得た。これを、窒素気流下、315℃にて3時間熱処理し、その後、450℃まで昇温し2時間保持し、黒色固形物を得た。これを以下、PPVS450と称する。得られたPPVS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例6とした。
アントラセンの代わりに2−ナフタレンチオール(アルドリッチ製)の0.5gに硫黄粉末2gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、NAS450と称する。なお、アントラセンに代わりにナフタレンを用いて同様の処理を行ったが熱処理物は得られなかった。得られたNAS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを比較例1とした。
アントラセンの代わりにペンタセンヘキサスルフィドを用意した。これを以下、PENS6と称する。このPENS6を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを比較例2とした。
硫黄を50重量%とし、それにPTFEを10重量%、カーボン(ECP600JD,ライオン社製)を40重量%として混合した。この混合物をそれぞれ正極材に用い、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを比較例3とした。評価について、硫黄単体が含まれていると上記電解液(EC+DEC)では動作しないことから、硫黄単体が含まれていても評価セルが動作するように、比較例11の電解液は、1M−LiTFSI(リチウムビストリフルオロメタンスルホン酸イミド)のジメトキシエタン+ジオキソラン(体積比9/1)液とした。
Claims (6)
- 芳香族環が3以上連結した構造を有する多環化合物であり、該連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有し、2以上の該基本構造同士が複素環構造により結合している前記多環化合物を電極活物質とする、蓄電デバイス。
- 前記3以上連結した芳香族環は、ナフタレンとチオフェンとが連結した構造、アントラセン構造、テトラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1つを含む、請求項1に記載の蓄電デバイス。
- 前記3以上連結した芳香族環及び前記基本構造同士が結合する複素環構造のうち少なくとも1以上には、環構造に硫黄を含む、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス。
- 芳香族環が3以上連結した構造を有する芳香族化合物及び1以上の芳香族環が連結した構造を有する芳香族ビニレンポリマーのうち少なくとも一方と、硫黄と、を混合し加熱して得られた多環化合物を電極活物質とする、蓄電デバイス。
- 蓄電デバイスの電極に用いられる電極活物質を製造する製造方法であって、
炭素系芳香族環を含む芳香族環が3以上連結した構造を有する芳香族化合物及び1以上の芳香族環が連結した構造を有する芳香族ビニレンポリマーのうち少なくとも一方と、硫黄と、を混合して加熱して多環化合物を合成する合成工程、を含む電極活物質の製造方法。 - 前記合成工程では、前記芳香族化合物としては、アントラセン構造、テトラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1つを含む化合物を用い、前記芳香族ビニレンポリマーとしては、ポリフェニレンビニレン構造及びポリナフタレンビニレン構造のうちいずれか1つを含むポリマーを用いる、請求項5に記載の電極活物質の製造方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015050086A1 (ja) * | 2013-10-04 | 2015-04-09 | 住友ゴム工業株式会社 | 硫黄系正極活物質およびリチウムイオン二次電池 |
WO2016159212A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機硫黄材料及びその製造方法 |
WO2016158675A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機硫黄材料及びその製造方法 |
JP2019519897A (ja) * | 2016-08-05 | 2019-07-11 | エボニック デグサ ゲーエムベーハーEvonik Degussa GmbH | 電荷貯蔵体としてのチアントレン含有ポリマーの使用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5619867A (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-24 | Yuasa Battery Co Ltd | Battery |
JPH05314979A (ja) * | 1992-05-07 | 1993-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 可逆性電極 |
JP2010015885A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Sony Corp | 負極、正極および二次電池、ならびにそれらの製造方法 |
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2010
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5619867A (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-24 | Yuasa Battery Co Ltd | Battery |
JPH05314979A (ja) * | 1992-05-07 | 1993-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 可逆性電極 |
JP2010015885A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Sony Corp | 負極、正極および二次電池、ならびにそれらの製造方法 |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015050086A1 (ja) * | 2013-10-04 | 2015-04-09 | 住友ゴム工業株式会社 | 硫黄系正極活物質およびリチウムイオン二次電池 |
JP2015092449A (ja) * | 2013-10-04 | 2015-05-14 | 住友ゴム工業株式会社 | 硫黄系正極活物質およびリチウムイオン二次電池 |
US10008722B2 (en) | 2013-10-04 | 2018-06-26 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Sulfur-based positive-electrode active material and lithium-ion secondary battery |
CN107709233A (zh) * | 2015-03-31 | 2018-02-16 | 国立研究开发法人产业技术综合研究所 | 有机硫材料及其制造方法 |
EP3279140A4 (en) * | 2015-03-31 | 2018-10-17 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Organic sulfur material and method for producing same |
JPWO2016159212A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2017-12-28 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機硫黄材料及びその製造方法 |
CN107531623A (zh) * | 2015-03-31 | 2018-01-02 | 国立研究开发法人产业技术综合研究所 | 有机硫材料及其制造方法 |
JPWO2016158675A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2018-02-01 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機硫黄材料及びその製造方法 |
WO2016158675A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機硫黄材料及びその製造方法 |
WO2016159212A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機硫黄材料及びその製造方法 |
KR20170133405A (ko) * | 2015-03-31 | 2017-12-05 | 내셔날 인스티튜트 오브 어드밴스드 인더스트리얼 사이언스 앤드 테크놀로지 | 유기 황 재료 및 그의 제조 방법 |
EP3279141A4 (en) * | 2015-03-31 | 2018-10-17 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Organic sulfur material and method for producing same |
KR102537180B1 (ko) * | 2015-03-31 | 2023-05-26 | 내셔날 인스티튜트 오브 어드밴스드 인더스트리얼 사이언스 앤드 테크놀로지 | 유기 황 재료 및 그의 제조 방법 |
US10710960B2 (en) | 2015-03-31 | 2020-07-14 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Carbon sulfur material and method for producing same |
US10906869B2 (en) | 2015-03-31 | 2021-02-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Organic sulfur material and method for producing same |
CN107709233B (zh) * | 2015-03-31 | 2021-05-14 | 国立研究开发法人产业技术综合研究所 | 有机硫材料及其制造方法 |
JP2019519897A (ja) * | 2016-08-05 | 2019-07-11 | エボニック デグサ ゲーエムベーハーEvonik Degussa GmbH | 電荷貯蔵体としてのチアントレン含有ポリマーの使用 |
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