JP2015230830A - 活物質、それを用いたナトリウムイオン電池およびリチウムイオン電池 - Google Patents
活物質、それを用いたナトリウムイオン電池およびリチウムイオン電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015230830A JP2015230830A JP2014116581A JP2014116581A JP2015230830A JP 2015230830 A JP2015230830 A JP 2015230830A JP 2014116581 A JP2014116581 A JP 2014116581A JP 2014116581 A JP2014116581 A JP 2014116581A JP 2015230830 A JP2015230830 A JP 2015230830A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- electrode active
- ion battery
- negative electrode
- positive electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011149 active material Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 73
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 72
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 34
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 36
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 24
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 13
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 12
- -1 radical compound Chemical class 0.000 description 12
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 6
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 5
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 5
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 5
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002203 sulfidic glass Substances 0.000 description 5
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 5
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IAZDPXIOMUYVGZ-WFGJKAKNSA-N Dimethyl sulfoxide Chemical compound [2H]C([2H])([2H])S(=O)C([2H])([2H])[2H] IAZDPXIOMUYVGZ-WFGJKAKNSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 4
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 4
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 4
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 125000001828 phenalenyl group Chemical group C1(C=CC2=CC=CC3=CC=CC1=C23)* 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UUAMLBIYJDPGFU-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethoxypropane Chemical compound COCCCOC UUAMLBIYJDPGFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 2
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- YSFLQVNTBBUKEA-UHFFFAOYSA-N 1-bromo-2,4-dimethylbenzene Chemical compound CC1=CC=C(Br)C(C)=C1 YSFLQVNTBBUKEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000873 Beta-alumina solid electrolyte Inorganic materials 0.000 description 1
- 0 C*C(CC(C1C(C)(C(C2CC(*C)C3)C3=*3O)C4C3=CC(*)C=C43)C2O)CC1C3(C)O Chemical compound C*C(CC(C1C(C)(C(C2CC(*C)C3)C3=*3O)C4C3=CC(*)C=C43)C2O)CC1C3(C)O 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018127 Li 2 S-GeS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018130 Li 2 S-P 2 S 5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018133 Li 2 S-SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004043 Li(Ni0.5Mn1.5)O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020725 Li0.34La0.51TiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010500 Li2.9PO3.3N0.46 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011500 LiCuPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010923 LiLaTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013086 LiNiPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000528 Na alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003249 Na3Zr2Si2PO12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020808 NaBF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021314 NaFeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001923 cyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006713 insertion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- UBJFKNSINUCEAL-UHFFFAOYSA-N lithium;2-methylpropane Chemical compound [Li+].C[C-](C)C UBJFKNSINUCEAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N phosphinic acid Chemical compound O[PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002043 β-alumina solid electrolyte Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C65/00—Compounds having carboxyl groups bound to carbon atoms of six—membered aromatic rings and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
- C07C65/01—Compounds having carboxyl groups bound to carbon atoms of six—membered aromatic rings and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups containing hydroxy or O-metal groups
- C07C65/105—Compounds having carboxyl groups bound to carbon atoms of six—membered aromatic rings and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups containing hydroxy or O-metal groups polycyclic
- C07C65/15—Compounds having carboxyl groups bound to carbon atoms of six—membered aromatic rings and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups containing hydroxy or O-metal groups polycyclic with carboxyl groups on a condensed ring system containing more than two rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C65/00—Compounds having carboxyl groups bound to carbon atoms of six—membered aromatic rings and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
- C07C65/32—Compounds having carboxyl groups bound to carbon atoms of six—membered aromatic rings and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups containing keto groups
- C07C65/40—Compounds having carboxyl groups bound to carbon atoms of six—membered aromatic rings and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups containing keto groups containing singly bound oxygen-containing groups
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
- C07B2200/03—Free radicals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
Abstract
Description
まず、本発明の活物質について説明する。本発明の活物質は、ナトリウムイオン電池またはリチウムイオン電池に用いられ、下記式(1)で表される(COONa)3−トリオキソトリアンギュレンまたは下記式(2)で表される(COOLi)3−トリオキソトリアンギュレンから構成されることを特徴とするものである。
本発明のナトリウムイオン電池は、正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質層の間に形成された電解質層とを有し、上記正極活物質または上記負極活物質が、上述した活物質であることを特徴とする。
以下、本発明のナトリウムイオン電池について、構成ごとに説明する。
まず、本発明の正極活物質層について説明する。本発明における正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する層である。また、正極活物質層は、正極活物質の他に、導電化材、結着材および固体電解質材料の少なくとも一つを含有していても良い。
次に、本発明における負極活物質層について説明する。本発明における負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する層である。また、負極活物質層は、負極活物質の他に、導電化材、結着材および固体電解質材料の少なくとも一つを含有していても良い。
次に、本発明における電解質層について説明する。本発明における電解質層は、上記正極活物質層および上記負極活物質層の間に形成される層である。電解質層に含まれる電解質を介して、正極活物質と負極活物質との間のイオン伝導を行う。電解質層の形態は、特に限定されるものではなく、液体電解質層、ゲル電解質層、固体電解質層等を挙げることができる。
本発明のナトリウムイオン電池は、上述した負極活物質層、正極活物質層および電解質層を少なくとも有するものである。さらに通常は、正極活物質層の集電を行う正極集電体、および負極活物質層の集電を行う負極集電体を有する。集電体の材料としては、例えばSUS、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタンおよびカーボン等を挙げることができる。本発明のナトリウムイオン電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に、セパレータを有していても良い。より安全性の高い電池を得ることができるからである。
本発明のナトリウムイオン電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも、二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。また、本発明のナトリウムイオン電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型等を挙げることができる。また、ナトリウムイオン電池の製造方法は、特に限定されるものではなく、一般的なナトリウムイオン電池における製造方法と同様である。
本発明のリチウムイオン電池は、正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質層の間に形成された電解質層とを有し、上記正極活物質または上記負極活物質が、上述した活物質であることを特徴とする。なお、具体的な構造については、「B.ナトリウムイオン電池」に記載したナトリウムイオン電池と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。
以下、本発明のリチウムイオン電池について、構成ごとに説明する。
まず、本発明の正極活物質層について説明する。本発明における正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する層である。また、正極活物質層は、正極活物質の他に、導電化材、結着材および固体電解質材料の少なくとも一つを含有していても良い。
次に、本発明における負極活物質層について説明する。本発明における負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する層である。また、負極活物質層は、負極活物質の他に、導電化材、結着材および固体電解質材料の少なくとも一つを含有していても良い。
次に、本発明における電解質層について説明する。本発明における電解質層は、上記正極活物質層および上記負極活物質層の間に形成される層である。電解質層に含まれる電解質を介して、正極活物質と負極活物質との間のイオン伝導を行う。電解質層の形態は、特に限定されるものではなく、液体電解質層、ゲル電解質層、固体電解質層等を挙げることができる。
本発明のリチウムイオン電池は、上述した負極活物質層、正極活物質層および電解質層を少なくとも有するものである。さらに通常は、正極活物質層の集電を行う正極集電体、および負極活物質層の集電を行う負極集電体を有する。集電体の材料としては、例えばSUS、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタンおよびカーボン等を挙げることができる。本発明のリチウムイオン電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に、セパレータを有していても良い。より安全性の高い電池を得ることができるからである。
本発明のリチウムイオン電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも、二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。また、本発明のリチウムイオン電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型等を挙げることができる。また、リチウムイオン電池の製造方法は、特に限定されるものではなく、一般的なリチウムイオン電池における製造方法と同様である。
(活物質層の作製)
活物質(下記式(a)で表される(COONa)3−TOT、下記式(b)で表される(COOLi)3−TOT、下記式(c)で表されるBr3−TOT、下記式(d)で表されるCl3−TOT)と、導電化材としてアセチレンブラック(AB)と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、活物質:AB:PVDF=10:80:10(重量%)の割合で混合して作用電極側の活物質層とした。また、Li金属を用いて対極側の活物質層とした。
エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)およびジメチルカーボネート(DMC)を、EC:DEC:DMC=1:1:2(体積%)の割合で混合し、さらに1MのLiPF6を混合して電解液を作製した。
上述した活物質層、電解質層およびセパレータから構成されたコイン型のリチウムイオン電池を作製した。なお、セパレータには、ポリオレフィン系(PE、PP)の微多孔膜を用いた。
エチレンカーボネート(EC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)をEC:EMC=3:7(体積%)の割合で混合し、さらに1MのLiN(CF3SO2)2を混合して電解液を作製したこと以外は、実施例1、2、比較例1、2と同様にしてリチウムイオン電池を作製した。
(リチウムイオン電池の容量維持率の評価)
リチウムイオン電池については、以下の条件下で駆動させた。
充電:CC4V 1C (220mAh/g=1C)
放電:CC1V 1C (220mAh/g=1C)
温度:25℃
対極側の活物質層にNa金属を用い、エチレンカーボネート(EC)およびジエチルカーボネート(DEC)をEC:DEC=1:1(体積%)の割合で混合し、さらに1MのNaPF6を混合して電解液を作製したこと以外は、実施例1、2、比較例1、2と同様にしてナトリウムイオン電池を作製した。
対極側の活物質層にNa金属を用い、また、ポリカーボネート(PC)およびフルオロエチレンカーボネート(FEC)を、PC:FEC=100:5(重量%)の割合で混合し、さらに1MのNaPF6を混合して電解液を作製したこと以外は、実施例1、2、比較例1、2と同様にしてナトリウムイオン電池を作製した。
対極側の活物質層にNa金属を用い、また、エチレンカーボネート(EC)およびジメチルカーボネート(DMC)を、EC:DMC=100:5(重量%)の割合で混合し、さらに1MのNaN(CF3SO2)2を混合して電解液を作製したこと以外は、実施例1、2、比較例1、2と同様にしてナトリウムイオン電池を作製した。
(ナトリウムイオン電池の容量維持率の評価)
ナトリウムイオン電池については、以下の条件下で駆動させた。
充電:CC3.6V 1C (220mAh/g=1C)
放電:CC0.6V 1C (220mAh/g=1C)
温度:25℃
2 … 負極活物質層
3 … 電解質層
4 … 正極集電体
5 … 負極集電体
6 … 電池ケース
10 … ナトリウムイオン電池
Claims (3)
- 正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に形成された電解質層とを有するナトリウムイオン電池であって、
前記正極活物質または前記負極活物質が、請求項1に記載の活物質であることを特徴とするナトリウムイオン電池。 - 正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に形成された電解質層とを有するリチウムイオン電池であって、
前記正極活物質または前記負極活物質が、請求項1に記載の活物質であることを特徴とするリチウムイオン電池。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014116581A JP6270634B2 (ja) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | 活物質、それを用いたナトリウムイオン電池およびリチウムイオン電池 |
US14/730,650 US9725396B2 (en) | 2014-06-05 | 2015-06-04 | Active material, and sodium ion battery and lithium ion battery using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014116581A JP6270634B2 (ja) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | 活物質、それを用いたナトリウムイオン電池およびリチウムイオン電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015230830A true JP2015230830A (ja) | 2015-12-21 |
JP6270634B2 JP6270634B2 (ja) | 2018-01-31 |
Family
ID=54770306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014116581A Active JP6270634B2 (ja) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | 活物質、それを用いたナトリウムイオン電池およびリチウムイオン電池 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9725396B2 (ja) |
JP (1) | JP6270634B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019067624A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
JP2019175681A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 株式会社カネカ | 非水電解質二次電池の正極、非水電解質二次電池およびその製造方法 |
WO2022181460A1 (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-01 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 樹脂組成物並びにそれを用いた塗膜及び電解液 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007227186A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Osaka Univ | 分子結晶性二次電池 |
JP2009295922A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Kaneka Corp | エネルギー貯蔵デバイス |
WO2012160587A1 (ja) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | 株式会社 日立製作所 | マグネシウム二次電池およびそれを搭載した電池システム |
WO2013042706A1 (ja) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | 公立大学法人大阪市立大学 | 有機分子スピンバッテリー |
US20130095376A1 (en) * | 2011-10-17 | 2013-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrode active material for secondary battery and secondary battery |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5174439B2 (ja) | 2007-11-26 | 2013-04-03 | 国立大学法人九州大学 | ナトリウムイオン二次電池およびナトリウムイオン二次電池用負極活物質 |
US9419282B2 (en) * | 2012-01-23 | 2016-08-16 | Uchicago Argonne, Llc | Organic active materials for batteries |
-
2014
- 2014-06-05 JP JP2014116581A patent/JP6270634B2/ja active Active
-
2015
- 2015-06-04 US US14/730,650 patent/US9725396B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007227186A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Osaka Univ | 分子結晶性二次電池 |
JP2009295922A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Kaneka Corp | エネルギー貯蔵デバイス |
WO2012160587A1 (ja) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | 株式会社 日立製作所 | マグネシウム二次電池およびそれを搭載した電池システム |
WO2013042706A1 (ja) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | 公立大学法人大阪市立大学 | 有機分子スピンバッテリー |
US20130095376A1 (en) * | 2011-10-17 | 2013-04-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrode active material for secondary battery and secondary battery |
JP2013089413A (ja) * | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Canon Inc | 二次電池用電極活物質及び二次電池 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019067624A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
JP2019175681A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 株式会社カネカ | 非水電解質二次電池の正極、非水電解質二次電池およびその製造方法 |
JP7090259B2 (ja) | 2018-03-28 | 2022-06-24 | 株式会社カネカ | 非水電解質二次電池の正極、非水電解質二次電池およびその製造方法 |
WO2022181460A1 (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-01 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 樹脂組成物並びにそれを用いた塗膜及び電解液 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6270634B2 (ja) | 2018-01-31 |
US9725396B2 (en) | 2017-08-08 |
US20150357631A1 (en) | 2015-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7116314B2 (ja) | 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池 | |
JP7116311B2 (ja) | 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池 | |
KR101945571B1 (ko) | 플루오르화된 전해질 조성물 | |
JP5527385B2 (ja) | 正極活物質およびハイブリッドイオン電池 | |
WO2012053553A1 (ja) | 非水系二次電池用電極、それを備えた非水系二次電池及び組電池 | |
US10454139B2 (en) | Electrolytic solution for nonaqueous electrolytic solution secondary batteries and nonaqueous electrolytic solution secondary battery | |
CN105940544B (zh) | 包含一氟磷酸酯盐的非水电解液和使用了其的非水电解液电池 | |
WO2019111983A1 (ja) | 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池 | |
KR101683211B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
WO2011118302A1 (ja) | 電池用活物質および電池 | |
WO2012161184A1 (ja) | 非水二次電池用電解液及び二次電池 | |
WO2020246522A1 (ja) | 非水電解液及び非水電解液電池 | |
JP2005281128A (ja) | リチウム含有オキシ水酸化鉄の製造方法およびその製造方法で得られたリチウム含有オキシ水酸化鉄を含む電極を用いた非水電解質電気化学セル | |
KR101479390B1 (ko) | 부극 재료, 리튬 이차 전지 및 부극 재료의 제조 방법 | |
JP6270634B2 (ja) | 活物質、それを用いたナトリウムイオン電池およびリチウムイオン電池 | |
JPWO2018211896A1 (ja) | ビニルスルホン化合物、リチウムイオン電池用電解液及びリチウムイオン電池 | |
WO2019065288A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用非水電解液およびそれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP6366908B2 (ja) | リチウム二次電池用正極活物質、その製造方法およびそれを含むリチウム二次電池 | |
JP2022042755A (ja) | 非水電解液、及びこれを用いた非水電解液電池 | |
JP6978267B2 (ja) | 二次電池 | |
JP2016178065A (ja) | リチウムイオン二次電池用電解液およびこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP2016178064A (ja) | リチウムイオン二次電池用電解液およびこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP2016186854A (ja) | リチウムイオン二次電池用正極およびその製造方法、並びにリチウムイオン二次電池 | |
JP5354091B2 (ja) | 電池用活物質および電池 | |
JP2014110166A (ja) | 負極活物質およびリチウム電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170207 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171129 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171212 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171226 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6270634 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |