JP2016110991A

JP2016110991A - ナトリウム二次電池用正極及びナトリウム二次電池

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Publication number: JP2016110991A
Application number: JP2015169988A
Authority: JP
Inventors: 慎一駒場; Shinichi Komaba; 久保田　圭; Kei Kubota; 圭久保田; 一成池内; Kazunari Ikeuchi; 康一橋本; Koichi Hashimoto; 隆原田; Takashi Harada
Original assignee: Tokyo University of Science; Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Tokyo University of Science; Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2016-06-20
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: JP6699052B2

Abstract

【課題】低コスト化、環境負荷低減、充放電サイクル特性向上の観点から、水系結着剤を用いて作製した正極、当該正極を備えるナトリウム二次電池を提供することを課題とする。
【解決手段】少なくともＰ２型又はＰ３型の結晶構造を有する特定の複合金属酸化物から選択される何れか含有する正極活物質と、ポリカルボン酸及び／又はポリカルボン酸アルカリ金属塩を含む結着剤とを含有する電極合剤層を有することを特徴とするナトリウム二次電池用正極を用いることによって、良好な電池性能を備えるナトリウムイオン電池を製造する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ナトリウム二次電池用正極及びナトリウム二次電池に関する。

リチウム二次電池は高エネルギー密度の二次電池であり、携帯電話やノートパソコン等の小型電源として既に実用化されている。また、リチウム二次電池は電気自動車、ハイブリッド自動車等の小型電源として既に実用化されている。また、リチウム二次電池は電気自動車、ハイブリッド自動車等の自動車用電源や分散型電力貯蔵用電源等の大型電源として使用可能であることから、その需要は増大しつつある。

しかし、リチウム二次電池にはリチウム等の稀少金属元素が使用されているため、リチウム二次電池の需要が増大した場合に、上記稀少金属元素の供給不安定が懸念される。

上記の供給懸念の問題を解決するために、ナトリウム二次電池の研究が進められている。ナトリウム二次電池用の正極活物質には、高価なリチウムではなく、資源量が豊富でしかも安価なナトリウムが使用される。したがって、ナトリウム二次電池を実用化することができれば、上記供給不安定の問題は解消される。

ところで、ナトリウム二次電池用の正極活物質としては、ＮａとＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の遷移金属の複合酸化物が使用されている。これらの複合金属酸化物の中でも稀少金属元素であるＣｏを含まないものは、ナトリウム二次電池の生産コストの削減に寄与するとともに、ナトリウム二次電池の需要増大にも対応することができる。

従来、正極材の結着剤としては、耐酸化性に優れた有機溶剤系のＰＶＤＦ結着剤が多く使用されている。一方、リチウム二次電池の負極においては、低コスト化、環境負荷低減、電池特性向上の観点から、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）が水系結着剤として利用されている。しかしながら、ＳＢＲは耐酸化性が悪いため、正極用結着剤として使用できない。

特開２００７−２８７６６１号公報特開２０１２−１８２０８７号公報特開２０１２−２０１５８８号公報

特許文献１〜３に開示されるＰ２型構造を有する複合金属酸化物から構成される正極活物質を用いたナトリウム二次電池の性能は、特に充放電サイクル特性の観点で現在実用化されているリチウム二次電池の性能と比較して十分とは言えない。また、層状構造のナトリウム含有複合金属酸化物は、大気中の水分と反応して変質する傾向があるため、水系結着剤を利用できない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低コスト化、環境負荷低減、充放電サイクル特性向上の観点から、水系結着剤を用いて作製した正極、当該正極を備えるナトリウム二次電池を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、少なくともＰ２型又はＰ３型の結晶構造を有するＮａ_2/3Ｎｉ_1/3Ｍｎ_2/3Ｏ₂、及びＰ３型の結晶構造を有するＮａ_xＭＯ₂（ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の遷移金属であって、０＜ｘ≦１であり、前記Ｍの一部はＬｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｚｎから選ばれる少なくとも１種の元素で置換されている。）の複合金属酸化物から選択される何れかを含有する正極活物質と、ポリカルボン酸及び／又はポリカルボン酸アルカリ金属塩を含む結着剤とを含有する電極合剤層を用いれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１）少なくともＰ２型又はＰ３型の結晶構造を有するＮａ_2/3Ｎｉ_1/3Ｍｎ_2/3Ｏ₂、及びＰ３型の結晶構造を有するＮａ_xＭＯ₂（ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の遷移金属であって、０＜ｘ≦１であり、前記Ｍの一部はＬｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｚｎから選ばれる少なくとも１種の元素で置換されている。）の複合金属酸化物から選択される何れか含有する正極活物質と、ポリカルボン酸及び／又はポリカルボン酸アルカリ金属塩を含む結着剤とを含有する電極合剤層を有することを特徴とするナトリウム二次電池用正極。
（２）上記ポリカルボン酸及び／又はポリカルボン酸アルカリ金属塩が、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アルカリ金属塩、カルボキシメチルセルロース及びカルボキシメチルセルロース金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする（１）に記載のナトリウム二次電池用正極。
（３）上記電極合剤層における結着剤の含有量が１５質量％以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載のナトリウム二次電池用正極。
（４）（１）乃至（３）のいずれかに記載のナトリウム二次電池用正極を有するナトリウム二次電池。

本発明の正極は、水系結着剤を使用していることにより、低コスト化、環境負荷低減を実現することができるとともに、ナトリウム二次電池の電池性能を従来のナトリウム二次電池の性能と比較して向上させることができる。

実施例１、２、比較例１で使用した複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定の結果を示す図である。実施例３、４、比較例２で使用した複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定の結果を示す図である。比較例３で使用した複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定の結果を示す図である。実施例５、比較例４で使用した複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定の結果を示す図である。実施例６、比較例５で使用した複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定の結果を示す図である。実施例７、比較例６で使用した複合金属酸化物の粉末Ｘ線回折測定の結果を示す図である。比較例３で作製した塗布・乾燥後の電極シートの表面写真である（図面代用写真）。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

＜複合金属酸化物＞
本発明の正極に用いられる正極活物質は複合金属酸化物を含有し、その一態様である複合金属酸化物（以下、「実施態様に係る複合金属酸化物１」と略す場合がある。）は、少なくともＰ２型又はＰ３型の結晶構造を有するＮａ_2/3Ｎｉ_1/3Ｍｎ_2/3Ｏ₂である。また、金属複合酸化物の別態様である複合金属酸化物（以下、「実施態様に係る複合金属酸化物２」と略す場合がある。）は、Ｐ３型の結晶構造を有するＮａ_xＭＯ₂（ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の遷移金属であって、０＜ｘ≦１であり、前記Ｍの一部はＬｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｚｎから選ばれる少なくとも１種の元素で置換されている。）で表されることを特徴とする。
本発明者らは、安定して充放電を繰り返すことができるナトリウム二次電池の研究を進める中で、正極活物質となる層状構造のナトリウム含有複合酸化物の中に、大気中の水分と反応して変質してしまうものがあることを見出している。このような複合金属酸化物は、ナトリウム二次電池の製造過程において厳密な水分管理が求められ、水系結着剤を利用できない。
そして、本発明者らは、ナトリウム含有複合酸化物の中でも前述の複合金属酸化物１および複合金属酸化物２が、水との反応による変質を抑制して、水系結着剤を適用できることを見出したのである。

実施態様に係る複合金属酸化物１及び複合金属酸化物２は、Ｐ２またはＰ３型の結晶構造を有することを特徴とするが、Ｐ２、Ｐ３型構造についてさらに詳しく述べる。Ｐ２型構造を有するものの代表的な結晶系としては、その対称性から空間群Ｐ６３／ｍｍｃに帰属される。Ｐ３型構造を有するものの代表的な結晶系としては、その対称性から空間群Ｒ３ｍまたはＲ−３ｍに帰属される。また、さらに対称性が低下する場合にはＣｍｃｍなど斜方晶さらにはＣ２／ｍなど単斜晶系の空間群に帰属可能な場合もあるが、基本的な構造はＰ２またはＰ３型に分類される層状構造である。但し、Ｐ２またはＰ３型構造を母構造として、Ｐ３やＰ２、Ｏ３型の積層欠陥が起こることもある。なお、複合金属酸化物がＰ２またはＰ３型構造を有する酸化物であるか否かは、Ｘ線回折により確認することができる。具体的には実施例に記載の方法で確認することができる。
実施態様に係る複合金属酸化物１及び複合金属酸化物２は、Ｐ２またはＰ３型の結晶構造を有するものであれば、Ｘ線回折におけるピークの位置等の詳細は特に限定されないが、Ｘ線源にＣｕＫα線を用いた粉末Ｘ線回折測定において、１８°から２０°の範囲にピークが観察されないことが好ましい。１８°から２０°の範囲にピークが観察されないことによって、Ｐ２またはＰ３型の結晶構造以外の酸化物の含有量が少なく、良質な複合金属酸化物であると判断することができる。なお、「ピークが観察されない」とは、実質的にピークが観察されないことを意味し、ノイズと判断することができるピークは含まれないものとする。

実施態様に係る複合金属酸化物２は、Ｐ３型の結晶構造を有するＮａ_xＭＯ₂（ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の遷移金属であって、０＜ｘ≦１であり、前記Ｍの一部はＬｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｚｎから選ばれる少なくとも１種の元素で置換されている。）で表され、ｘの具体的数値は、上記条件を満たすものであれば特に限定されない。
ｘは、好ましくは１／３以上、より好ましくは１／２以上であり、好ましくは５／６以下、より好ましくは２／３以下である。ｘが大きいほど可動ナトリウムイオンが増加するため、可逆容量が大きくなり好ましいが、ｘが５／６を超えるとＰ２またはＰ３型構造以外の構造が現れる傾向があり、固相法での直接合成が難しくなるため、５／６以下とすることが好ましい。

Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎは、遷移金属を置換しうる元素であって、充放電を行っても価
数変化の無い元素という特徴を持っている。上記式におけるＭをこれらの元素により置換することによって、充電端でＮａイオンが抜けきらないことによるピラー効果のため、材料の体積変化が抑制され、繰り返し充放電に対して安定な材料となるものと推定している。合計の置換量が３０モル％を超えると容量低下が大きく好ましくない。また置換量が１モル％以下では置換効果が小さく好ましくない。

なお、ｘの値は、原料の使用量、製造条件等を制御することで調整することができる。また、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ元素の置換量についても、原料の使用量、製造条件等を制御することで調整することができる。詳細は後述する。

（平均一次粒子径）
実施態様に係る複合金属酸化物１及び複合金属酸化物２の平均径（平均一次粒子径）は、特に限定されないが、下限としては、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．２μｍ以上、最も好ましくは０．３μｍ以上、また、上限としては、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下、最も好ましくは１．５μｍ以下である。平均一次粒子径が、上記上限を超えると比表面積が低下したりするために、レート特性や出力特性等の電池特性が低下する可能性が高くなる可能性がある。上記下限を下回ると結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる可能性がある。
なお、本発明における平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した平均径であり、３０，０００倍のＳＥＭ画像を用いて、１０〜３０個程度の一次粒子径の平均値として求めることができる。

（メジアン径（二次粒子））
実施態様に係る複合金属酸化物１及び複合金属酸化物２の二次粒子のメジアン径（５０％積算径（Ｄ５０））は特に限定されないが、通常２μｍ以上、好ましくは２．５μｍ以上、最も好ましくは４μｍ以上で、通常２０μｍ以下、好ましくは１８μｍ以下、最も好ましくは１５μｍ以下である。メジアン径がこの下限を下回ると、正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる可能性があり、上限を超えると電池性能の低下を来す可能性がある。

（ＢＥＴ比表面積）
実施態様に係る複合金属酸化物１及び複合金属酸化物２のＢＥＴ比表面積は、特に限定されないが、通常０．１ｍ²／ｇ以上、好ましくは０．２ｍ²／ｇ以上、最も好ましくは０．３ｍ²／ｇ以上で、通常１０ｍ²／ｇ以下、好ましくは５ｍ²／ｇ以下、より好ましくは３ｍ²／ｇ以下、更に好ましくは２ｍ²／ｇ以下、最も好ましくは１ｍ²／ｇ以下である。
ＢＥＴ比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいと嵩密度が上がりにくくなり、正極活物質層形成時の塗布性に問題が発生しやすくなるという可能性がある。

（タップ密度）
実施態様に係る複合金属酸化物１及び複合金属酸化物２のタップ密度は、特に限定されないが、通常０．８ｇ／ｃｃ以上、好ましくは１ｇ／ｃｃ以上、より好ましくは１．４ｇ／ｃｃ以上、最も好ましくは１．５ｇ／ｃｃ以上で、通常３．０ｇ／ｃｃ以下、好ましくは２．８ｇ／ｃｃ以下、最も好ましくは２．５ｇ／ｃｃ以下である。タップ密度がこの上限を上回ることは、粉体充填性や電極密度向上にとって好ましい一方、比表面積が低くなり過ぎる可能性があり、電池性能が低下する可能性がある。タップ密度がこの下限を下回ると粉体充填性や正極調製に悪影響を及ぼす可能性がある。
なお、本発明におけるタップ密度は、複合金属酸化物粉体５〜１０ｇを１０ｍｌのメスシリンダーに入れ、ストローク２０ｍｍで２００回タップした時の粉体充填密度として求
める。

実施態様に係る複合金属酸化物１及び複合金属酸化物２は、前述の条件を満たすものであればその他については特に限定されない。

（複合酸化物の製造方法）
実施態様に係る複合金属酸化物１及び複合金属酸化物２は、下記の通り、金属含有化合物の混合物を焼成することによって製造できるが、かかる製造方法によって製造された複合金属酸化物に限定されないことは言うまでもない。

具体的には、対応する金属元素を含有する金属含有化合物を所定の組成となるように秤量し混合した後に、得られた混合物を焼成することによって製造することができる。

例えば、Ｎａ：Ｎｉ：Ｍｎ＝２／３：１／３：２／３で表される金属元素比を有する複合酸化物は、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）と水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）₂）と三酸化二マンガン（Ｍｎ₂Ｏ₃）の各原料を、Ｎａ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が７/１０（５％過剰）：１／３：２／３となるように秤量し、それらを混合し、得られた混合物を焼成することによって製造することができる。

複合金属酸化物を製造するために用いることができる金属含有化合物としては、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸水素塩、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、シュウ酸塩等の有機酸塩を用いることができる。ナトリウム化合物としてはＮａ₂ＣＯ₃、ＮａＨＣＯ₃、Ｎａ₂Ｏ₂が好ましく、取り扱い性の観点で、より好ましくはＮａ₂ＣＯ₃である。マンガン化合物としてはＭｎＯ₂、Ｍｎ₂Ｏ₃、Ｍｎ₃Ｏ₄が好ましく、ニッケル化合物としてはＮｉＣＯ₃、Ｎｉ（ＯＨ）₂、ＮｉＯＯＨ、ＮｉＯが好ましい。また、置換元素の原料化合物の例として、リチウム化合物の場合、ＬｉＯＨ、Ｌｉ₂ＣＯ₃が好ましく、マグネシウム化合物の場合、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ₃が好ましく、アルミニウム化合物の場合、ＡｌＯＯＨ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ａｌ（ＯＨ）₃が好ましく、亜鉛化合物の場合、ＺｎＯ、塩基性炭酸亜鉛、酢酸亜鉛が好ましい。また、これらの金属含有化合物は水和物であってもよい。

金属含有化合物の混合には、ボールミル、Ｖ型混合機、攪拌機、ダイノーミル等の、工業的に通常用いられている装置を用いることができる。この時の混合は、乾式混合、湿式混合のいずれでもよい。また、晶析法によって、所定の組成の金属含有化合物の混合物を得てもよい。さらに、共沈法によって、所定の組成の複合金属炭酸塩または水酸化物を得た上でナトリウム化合物との混合物を得てもよい。

上記のようにして得た金属含有化合物の混合物を焼成することによって、上記複合金属酸化物を得ることができる。焼成条件については特に限定されないが、焼成温度を６００〜１０００℃の範囲、焼成時間を２〜２４時間の範囲に設定することが好ましい。焼成温度が７００℃以上であれば、過度な積層欠陥の生成を抑制するという理由で好ましく、焼成温度が９００℃以下であれば、一次粒子サイズを低減するという理由で好ましい。また、焼成時間が１２時間以上であれば単一粒子の均一な化学組成を得るという理由で好ましく、焼成時間が２４時間以下であれば低温で積層欠陥を維持したまま結晶成長を行わせることも可能になるという理由で好ましい。

焼成時の雰囲気としては、例えば、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気：空気、酸素、酸素含有窒素、酸素含有アルゴン等の酸化性雰囲気：及び水素を０．１〜１０体積％含有する水素含有窒素、水素を０．１〜１０体積％含有する水素含有アルゴン等の還元性雰囲気のいずれでもよい。強い還元性の雰囲気で焼成するために、適量の炭素を金属含有化合物の混合物に含有させて焼成してもよい。焼成時の雰囲気としては、空気等の酸化性雰囲気
が好ましい。

原料の金属含有化合物として、高温で分解及び／又は酸化しうる化合物、例えば水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、シュウ酸塩を使用した場合、上記の焼成を行う前に、２００〜５００℃の温度範囲で金属含有化合物の仮焼を行って、酸化物にしたり、結晶水を除去したりしてもよい。仮焼を行う雰囲気は、不活性ガス雰囲気、酸化性雰囲気又は還元性雰囲気のいずれでもよい。また、仮焼後の仮焼物を粉砕して用いてもよい。

また、上記のようにして得られる複合金属酸化物に、随意にボールミルやジェットミル等を用いた粉砕、分級等を行って、粒度を調節することが好ましいことがある。また、焼成を２回以上行ってもよい。また、複合金属酸化物の粒子表面をＷ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｙ、Ｂ等を含有する無機物質で被覆する等の表面処理を行ってもよい。また、複合酸化物は、その結晶構造がトンネル構造でないものが好ましい。

＜ポリカルボン酸、ポリカルボン酸アルカリ金属塩＞
ポリカルボン酸とは、ポリマーの構成単位（例えばモノマーなど）の平均１０％以上にカルボキシル基が直接または間接的に結合されたポリマーのことである。また、ポリカルボン酸アルカリ金属塩とは、前記ポリカルボン酸の少なくとも一部のカルボキシル基のＨ⁺がアルカリ金属イオンに置換されたポリマーのことである。なお、アルカリ金属としては、Ｎａに限定されるものではなく、Ｌｉ、Ｋなど他のアルカリ金属であってもよい。また、ポリカルボン酸等におけるポリマーの主鎖（場合によっては更に側鎖）は、置換又は非置換脂肪族炭化水素基（例えばメチレン基）、置換又は非置換脂環炭化水素基（例えばβ-グルコース）、置換又は非置換芳香族炭化水素基（例えばフェニレン基）などを構成単位とするものを適用することができる。ポリカルボン酸及びポリカルボン酸アルカリ金属塩は、単独重合体であってもよく、共重合体であってもよい。共重合体の場合には、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよい。
これらは、１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。例えば、ポリカルボン酸の好適例としてはカルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸を挙げることができ、ポリカルボン酸アルカリ金属塩の好適例としてはカルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムを挙げることができる。これらを適用した場合、優れたサイクル特性を実現できる。

＜ナトリウム二次電池＞
本発明の一形態であるナトリウム二次電池は、前述の本実施態様の複合金属酸化物１または２から構成される正極活物質とポリカルボン酸及び／又はポリカルボン酸アルカリ金属塩を含む結着剤とを含有する電極合剤層を有する正極を備えるものであれば、その他については特に限定されず、公知のナトリウム二次電池に用いられる材料、技術を適宜採用することができる。なお、本発明のナトリウム二次電池に使用される具体的な材料の種類およびその製造方法等については、後述するもののほか、例えば特開２０１１−２３６１１７号公報に記載されている内容を適宜採用することができる。

［正極］
本発明の一形態である正極は集電体と、その集電体の表面に形成された電極合剤層（以下、正極活物質層ともいう。）を含み、正極活物質層は、正極活物質、導電材、結着剤を含む。

正極活物質層中の正極活物質の含有量は特に限定されないが、８０〜９５質量％であることが好ましい。

本発明に使用可能な導電材としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック等の炭素材料等が挙げられる。正極活物質層中の導電材の含有量は特に限定されないが、５〜１５質量％であることが好ましい。

本発明に使用可能な結着剤としては、前述のとおりポリカルボン酸及び／又はポリカルボン酸アルカリ金属塩を含むことを特徴とする。これらをそれぞれ単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。正極活物質層中の結着剤の含有量は通常１５質量％以下であり、好ましくは１０質量％以下であり、より好ましくは８質量％以下である。下限は特に限定されないが、通常１質量％以上である。

本発明に使用可能な集電体としては、ニッケル、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）等の導電性の材料を用いた箔、メッシュ、エキスパンドグリッド（エキスパンドメタル）、パンチドメタル等が挙げられる。メッシュの目開き、線径、メッシュ数等は特に限定されず、従来公知のものを使用できる。集電体の一般的な厚さは５〜３０μｍである。ただし、この範囲を外れる厚さの集電体を用いてもよい。

集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。大型の電池に用いられる大型の電極を作製するのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。小型の電極を作製するのであれば、面積の小さな集電体が用いられる。

正極を製造する方法としては、先ず、正極活物質と導電材と結着剤と蒸留水とを混合させて正極活物質スラリーを調製する。本発明の複合金属酸化物は水に対する安定性が高いため、水を溶媒に使用したスラリー中でも材料の変化がなく電極作製を行うことが可能である。

次いで、上記正極活物質スラリーを正極集電体上に塗工し、乾燥後プレスする等して固着する。ここで、正極活物質スラリーを正極集電体上に塗工する方法としては、例えばスリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法、静電スプレー法等を挙げることができる。

なお、正極活物質層を正極集電体上に形成する方法としては、上記の方法以外に、正極活物質、導電材、結着剤の混合物を正極集電体上に設置し、加圧成型する方法でもよい。

［負極］
負極は集電体と、その集電体の表面に形成された負極活物質層を含み、負極活物質層は負極活物質及び結着剤を含む。また、負極としては、負極活物質を含む負極合剤を負極集電体に担持したもの、ナトリウム金属又はナトリウム合金等のナトリウムイオンを吸蔵・脱離可能な電極を用いることができる。

負極活物質としては、ナトリウムを吸蔵・脱離することのできる天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、ハードカーボン、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体等の炭素材料が挙げられる。炭素材料の形状としては、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、又は微粉末の凝集体等のいずれでもよい。ここで炭素材料は、導電材としての役割を果たす場合もある。

上記の通り、本発明において負極活物質は、特定のものに限定されないが、ハードカーボンを使用することが好ましい。負極活物質としてハードカーボンを使用することで、負極活物質が原因となる電池性能の低下を抑えられる。

ハードカーボンは２０００℃以上の高温で熱処理しても殆ど積層秩序が変化しない炭素材料であり、難黒鉛化炭素ともよばれる。ハードカーボンとしては、炭素繊維の製造過程の中間生成物である不融化糸を１０００〜１４００℃程度で炭化した炭素繊維、有機化合物を１５０〜３００℃程度で空気酸化した後、１０００〜１４００℃程度で炭化した炭素材料等が例示できる。ハードカーボンの製造方法は特に限定されず、従来公知の方法により製造されたハードカーボンを使用することができる。

ハードカーボンの平均粒径、真密度、（００２）面の面間隔等は特に限定されず、適宜好ましいものを選択して実施することができる。

負極活物質層中の負極活物質の含有量は特に限定されないが、８０〜９５重量％であることが好ましい。

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦということがある。）ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥということがある。）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体等が挙げられる。これらをそれぞれ単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。結着剤のその他の例示としては、例えば、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ニトロセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリロニトリル等の多糖類及びその誘導体が挙げられる。また、使用可能な結着剤として、無機の微粒子、例えばコロイダルシリカ等を挙げることもできる。負極活物質層中の結着剤の含有量は特に限定されないが、５〜１０質量％であることが好ましい。
集電体としては、ニッケル、アルミニウム、銅、ステンレス（ＳＵＳ）等の導電性の材料を用いる。集電体は正極用の集電体と同様に、箔、メッシュ、エキスパンドグリッド（エキスパンドメタル）、パンチドメタル等から構成される。

また、負極活物質層を集電体上に形成する方法としては、正極活物質層を集電体上に形成する方法と同様の方法を採用することができる。

［電解質］
電解質は特に限定されず、一般的な電解液、固体電解質のいずれも使用可能である。電解液としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、イソプロピルメチルカーボネート、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、１，２−ジ（メトキシカルボニルオキシ）エタン等のカーボネート類；１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル類；ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類；アセトニトリル、ブチロニトリル等のニトリル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド類；３−メチル−２−オキサゾリドン等のカーバメート類；スルホラン、ジメチルスルホキシド、１，３−プロパンサルトン等の含硫黄化合物；又は上記の有機溶媒にさらにフッ素置換基を導入したものを用いることができる。通常は有機溶媒として、これらのうちの二種以上を混合して用いる。

上記電解液の中でも、実質的に飽和環状カーボネート（ただし、エチレンカーボネート
の単独使用を除く）、又は飽和環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合溶媒からなる非水溶媒を採用することが好ましい。特に、これらの非水溶媒の中からいずれかを採用し、負極活物質としてハードカーボンを採用すると、ナトリウム二次電池は優れた充放電効率及び充放電特性を持つ。必要に応じてリチウムイオン電池に用いられている既知の添加剤を用いてもよい。特に、フルオロエチレンカーボネートは添加剤として好ましい。

ここで、「実質的に」とは、飽和環状カーボネートのみからなる非水溶媒（ただし、エチレンカーボネートの単独使用を除く）、飽和環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合溶媒からなる非水溶媒の他、充放電特性等のナトリウム二次電池の性能に影響を与えない範囲で、他の溶媒を本発明に用いる上記非水溶媒に含んだ溶媒も含むことを指す。

飽和環状カーボネートの中でもプロピレンカーボネートの使用が好ましい。また、混合溶媒の中でもエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒、又はエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの混合溶媒の使用が好ましい。

電解質として、電解液を採用した場合に使用可能な電解質塩は、特に限定されず、ナトリウム二次電池に一般的に用いられる電解質塩を使用できる。

ナトリウム二次電池に一般的に用いられる電解質塩としては、例えば、ＮａＣｌＯ₄、ＮａＰＦ₆、ＮａＢＦ₄、ＣＦ₃ＳＯ₃Ｎａ、ＮａＡｓＦ₆，ＮａＢ（Ｃ₆Ｈ₅）₄，ＣＨ₃ＳＯ₃Ｎａ、ＮａＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、ＮａＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂、ＮａＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＮａＮ（ＳＯ₃ＣＦ₃）₂等を挙げることができる。また、電解質塩として、前記Ｎａ塩の他、Ｌｉ塩を用いてもよい。なお、これらの電解質のうち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。

また、電解液中の電解質塩の濃度は特に限定されないが、上記電解質塩の濃度は３〜０．１ｍｏｌ／ｌであることが好ましく、１．５〜０．５ｍｏｌ／ｌであることがより好ましい。

固体電解質としては、例えばポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖もしくはポリオキシアルキレン鎖の少なくとも一種以上を含む高分子化合物等の有機系固体電解質を用いることができる。また、高分子化合物に非水電解質溶液を保持させた、いわゆるゲルタイプのものを用いることもできる。また、Ｎａ₂Ｓ−ＳｉＳ₂、Ｎａ₂Ｓ−ＧｅＳ₂、ＮａＴｉ₂（ＰＯ₄）₃、ＮａＦｅ₂（ＰＯ₄）₃、Ｎａ₂（ＳＯ₄）₃、Ｆｅ₂（ＳＯ₄）₂（ＰＯ₄）、Ｆｅ₂（ＭｏＯ₄）₃等の無機系固体電解質を用いてもよい。本発明のＰ２型およびＰ３型層状構造を有する複合金属酸化物は、Ｏ３型層状構造を有する複合金属酸化物よりも柔らかいため、固体電解質との密着性に優れた効果が期待できる。

［ナトリウム二次電池の構造］
本発明のナトリウム二次電池の構造としては特に限定されず、形態・構造で区別した場合には、積層型（扁平型）電池、捲回型（円筒型）電池等、従来公知のいずれの形態・構造にも適用しうるものである。また、ナトリウム二次電池内の電気的な接続形態（電池構造）で見た場合、（内部並列接続タイプ）電池及び双極型（内部直列接続タイプ）電池のいずれにも適用しうるものである。

以下、本発明について実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｎｉ（ＯＨ）₂、Ｍｎ₂Ｏ₃を、Ｎａ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が７／１０（５％過剰）：１／３：２／３となるように秤量し、ボールミルで１２時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた混合物をペレット成型した後、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて大気雰囲気において９００℃で２４時間の条件で焼成することによって、複合金属酸化物１（Ｐ２−Ｎａ_2/3Ｎｉ_1/3Ｍｎ_2/3Ｏ₂）を得た。

複合金属酸化物１からなる正極活物質、導電材としてのアセチレンブラック、及び結着剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を、正極活物質：導電材：結着剤＝８０：１０：２（質量比）の組成となるように以下の手順で電極を作製した。先ず、正極活物質と導電材をメノウ乳鉢で十分に混合し、この混合物に結着剤と蒸留水を加えて引き続き均一になるように混合し、混合物をスラリー化した。次いで、得られた正極活物質スラリーを、集電体となる厚さ２０μｍのアルミ箔上に、アプリケータを用いて４０μｍの厚さで塗布し、これを乾燥機に入れ、蒸留水を除去しながら十分に乾燥することによって電極シートを得た。この電極シートを電極打ち抜き機で直径１．０ｃｍに打ち抜いて正極を得た。

対極に金属ナトリウムを用いて作製した負極と、作用極に複合金属酸化物を用いて作製した正極とを使用してコイン型ナトリウム二次電池を作製した。電解液としては、１Ｍの電解質塩（ＮａＰＦ₆）を非水溶媒（プロピレンカーボネート）に溶解させたものを用いた。セパレータとしてはガラスフィルタを使用した。また、ナトリウム二次電池の作製は、アルゴンを満たしたグローブボックス中にて行った。

（実施例２）
結着剤としてポリアクリル酸ナトリウム（ＰＡＡＮａ）を使用した以外は実施例１と同様の方法で、実施例２のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（実施例３）
Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｎｉ（ＯＨ）₂、Ｍｎ₂Ｏ₃を、Ｎａ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が７／１０（５％過剰）：１／３：２／３となるように秤量し、ボールミルで１２時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた混合物をペレット成型した後、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて大気雰囲気において７００℃で２４時間の条件で焼成することによって、複合金属酸化物２（Ｐ３−Ｎａ_2/3Ｎｉ_1/3Ｍｎ_2/3Ｏ₂）を得た。

正極活物質として複合金属酸化物２、正極活物質：導電材：結着剤＝８０：１０：５（質量比）の組成を使用した以外は、実施例１と同様の方法で、実施例３のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（実施例４）
結着剤としてポリアクリル酸ナトリウム（ＰＡＡＮａ）を使用した以外は実施例３と同様の方法で、実施例４のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（実施例５）
Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｎｉ（ＯＨ）₂、Ｍｎ₂Ｏ₃、ＭｇＯを、Ｎａ：Ｎｉ：Ｍｎ：Ｍｇのモル比が７／１０（５％過剰）：５／１８：２／３：１／１８となるように秤量し、ボールミルで１２時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた混合物をペレット成型した後、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて大気雰囲気において７００℃で２４時間の条件で焼成することによって、複合金属酸化物４（Ｐ３−Ｎａ_2/3[Ｍｇ_1/18Ｎｉ_5/18Ｍｎ_2/3]Ｏ₂）を得た。

実施例１と同様の方法で、実施例５のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（実施例６）
Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｎｉ（ＯＨ）₂、Ｍｎ₂Ｏ₃、ＺｎＯを、Ｎａ：Ｎｉ：Ｍｎ：Ｍｇのモル比が７／１０（５％過剰）：５／１８：２／３：１／１８となるように秤量し、ボールミルで１２時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた混合物をペレット成型した後、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて大気雰囲気において７００℃で４８時間の条件で焼成することによって、複合金属酸化物５（Ｐ３−Ｎａ_2/3[Ｚｎ_1/18Ｎｉ_5/18Ｍｎ_2/3]Ｏ₂）を得た。

実施例１と同様の方法で、実施例６のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（実施例７）
Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｎｉ（ＯＨ）₂、Ｍｎ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃を、Ｎａ：Ｎｉ：Ｍｎ：Ｍｇのモル比が７／１０（５％過剰）：１１／３６：２３／３６：１／１８となるように秤量し、ボールミルで１２時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた混合物をペレット成型した後、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて大気雰囲気において７００℃で２４時間の条件で焼成することによって、複合金属酸化物６（Ｐ３−Ｎａ_2/3[Ａｌ_1/18Ｎｉ_11/36Ｍｎ_23/36]Ｏ₂）を得た。

実施例１と同様の方法で、実施例７のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（比較例１）
結着剤としてポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、蒸留水の代わりにＮ−メチルピロリドンを使用した以外は、実施例１と同様の方法で、比較例１のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（比較例２）
結着剤としてポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、蒸留水の代わりにＮ−メチルピロリドンを使用した以外は、実施例３と同様の方法で、比較例２のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（比較例３）
Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｎｉ（ＯＨ）₂、Ｍｎ₂Ｏ₃を、Ｎａ：Ｎｉ：Ｍｎのモル比が２１／２０（５％過剰）：１／２：１／２となるように秤量し、ボールミルで１２時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた混合物をペレット成型した後、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて大気雰囲気において８００℃で２４時間の条件で焼成することによって、複合金属酸化物３（Ｏ３−ＮａＮｉ_1/2Ｍｎ_1/2Ｏ₂）を得た。

複合金属酸化物３からなる正極活物質、導電材としてのアセチレンブラック、及び結着剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を、正極活物質：導電材：結着剤＝８０：１０：２（質量比）の組成となるように以下の手順で電極を作製した。先ず、正極活物質と導電材をメノウ乳鉢で十分に混合し、この混合物に結着剤と蒸留水を加えて引き続き均一になるように混合し、混合物をスラリー化した。次いで、得られた正極活物質スラリーを、集電体となる厚さ２０μｍのアルミ箔上に、アプリケータを用いて４０μｍの厚さで塗布し、これを乾燥機に入れ、純水を除去しながら十分に乾燥することによって電極シートを得た。図２に電極シート表面の写真を示す。図２より、電極シート表面には、発砲したあとが観察される。これは、複合金属酸化物３と蒸留水との反応により、ｐＨが高くなり、Ａｌ集電体を腐食しガスが発生したためであり、水を溶媒にしたスラリーでは電極作製が困難であることを示す。

（比較例４）
結着剤としてポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、蒸留水の代わりにＮ−メチルピロリドンを使用した以外は、実施例５と同様の方法で、比較例４のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（比較例５）
結着剤としてポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、蒸留水の代わりにＮ−メチルピロリドンを使用した以外は、実施例６と同様の方法で、比較例５のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

（比較例６）
結着剤としてポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、蒸留水の代わりにＮ−メチルピロリドンを使用した以外は、実施例７と同様の方法で、比較例６のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。

水との反応によるｐＨ上昇については２種類の反応が存在することを確認している。以下に反応式と反応メカニズムを記載する。

第一の反応は、Ｎａ⁺とＨ⁺のイオン交換反応であり、Ｏ３型層状構造の複合金属酸化物にみられ、（式１）の材料に対しては（式１）で記述できる。Ｈ⁺が挿入された金属酸化物材料は乾燥に伴う脱水過程を経て構造破壊に至る。８割以上のＮａが溶出することを確認している。
（式１）ＮａＦｅ^(III) _0.4Ｎｉ^(II) _0.3Ｍｎ^(IV) _0.3Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ
→ＮａＯＨ＋Ｆｅ^(III) _0.4Ｎｉ^(II) _0.3Ｍｎ^(IV) _0.3ＯＯＨ

第二の反応は、層状構造中の３価のＭｎによる水の還元分解反応である。（式２）の材料に対しては（式２）で記述できる。水素発生を伴い３価のＭｎが４価に酸化される反応が進行する。Ｐ２型またはＰ３型層状構造の複合金属酸化物ではイオン交換反応は起こらず、３価のＭｎが消費された時点で反応は停止し、Ｐ２型またはＰ３型層状構造は維持されることを確認している。
（式２）Ｎａ_2/3Ｆｅ^(III) _1/2Ｍｎ^(III) _1/6Ｍｎ^(IV) _1/3Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ
→１／６ＮａＯＨ＋１／１２Ｈ₂＋Ｎａ_1/2Ｆｅ^(III) _1/2Ｍｎ^(IV) _1/2Ｏ₂

層状複合金属酸化物のイオン交換反応は、Ｎａ⁺の占有サイトの形状と大きな相関が認められる。Ｏ３型層状構造の複合金属酸化物のように、Ｎａ⁺が層間のオクタヘドラルサイトに存在する場合、隣接する空の４配位サイトにＨ⁺が安定配置しやすく、イオン交換が進行するのに対して、Ｐ２型層状構造あるいはＰ３型層状構造の複合金属酸化物のように、Ｎａ⁺が層間のプリズマティックサイトに存在する場合は、隣接する空のプリズマティックサイトにＨ⁺が安定配置できないためイオン交換は進行しないものと推定している。

（評価１）ＸＲＤ測定による結晶構造の同定
実施例及び比較例の複合金属酸化物について、粉末Ｘ線回折測定を行った。測定は、リガク製の粉末Ｘ線回折測定装置ＭｕｌｔｉＦｌｅｘを用いて、以下の条件で行った。
Ｘ線：ＣｕＫα
電圧−電流：４０ｋＶ−２０ｍＡ
測定角度範囲：２θ＝１０〜７０°
ステップ：０．０２°
スキャンスピード：６°／分

実施例１、２、比較例１で使用した複合金属酸化物１の測定結果を図１ａに、実施例３、４、比較例２で使用した複合金属酸化物２の測定結果を図１ｂに、比較例３で使用した複合金属酸化物３の測定結果を図１ｃに、実施例５、比較例４で使用した複合金属酸化物４の測定結果を図１ｄに、実施例６、比較例５で使用した複合金属化合物５の測定結果を図１ｅに、実施例７、比較例６で使用した複合金属酸化物６の測定結果を図１ｆに示した。

図１ａ〜図１ｆより、実施例１、２、比較例１で使用した複合金属酸化物は、Ｐ２型層状構造を、実施例３、４、５、６、７、比較例２、４、５，６で使用した複合金属酸化物は、Ｐ３型層状構造を、比較例３で使用した複合金属酸化物はＯ３型層状構造を有する酸化物が略単相で得られていることが判る。

（評価２）充放電評価
実施例１のナトリウム二次電池について、充放電評価を行った。各正極材料に対して電流密度が１３ｍＡ／ｇになるように設定し、４．５Ｖ（充電電圧）まで定電流充電を行った。充電後、電流密度が１３ｍＡ／ｇの電流になるように設定し、２．０Ｖ（放電電圧）まで定電流放電を行った。この充放電を１０サイクル行い、１０サイクル後の容量維持率は９４．０％であり、高サイクル維持率であることが確認された。なお、充放電は、温度２５℃の条件下で行った。

実施例２のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は９２．８％であり、高サイクル維持率であることが確認された。

比較例１のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は８５．６％であり、特定の結着剤を使用した場合と比較して低サイクル維持率であることが確認された。

実施例３のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は７７．０％であり、高サイクル維持率であることが確認された。

実施例４のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は７４．４％であり、高サイクル維持率であることが確認された。

比較例２のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は６９．５％であり、特定の結着剤を使用した場合と比較して低サイクル維持率であることが確認された。

実施例５のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は９４．３％であり、高サイクル維持率であることが確認された。

比較例４のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は８８．６％であり、特定の結着剤を使用した場合と比較して低サイクル維持率であることが確認された。

実施例６のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は１０３．４％であり、高サ
イクル維持率であることが確認された。

比較例５のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は８９．６％であり、特定の結着剤を使用した場合と比較して低サイクル維持率であることが確認された。

実施例７のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は７８．４％であり、高サイクル維持率であることが確認された。

比較例６のナトリウム二次電池の充放電評価を、実施例１のナトリウム二次電池の充放電評価と同様の方法で行った。１０サイクル後の容量維持率は７２．５％であり、特定の結着剤を使用した場合と比較して低サイクル維持率であることが確認された。

実施例１〜７および比較例１〜６の結果を表１にまとめる。本実施例の複合金属酸化物は、水スラリー中でも安定であるため、水系結着剤で正極が作製可能であるとともに、良好なサイクル特性を有することが判る。

本発明のナトリウム二次電池用正極活物質を備えたナトリウム二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルＣＤ、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、定置型電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、ペースメーカー、電動工具、自転車・バイク用動力源、自動車用動力源、軌道車両動力源、人工衛星用動力源等を挙げることができる。

Claims

少なくともＰ２型又はＰ３型の結晶構造を有するＮａ_2/3Ｎｉ_1/3Ｍｎ_2/3Ｏ₂、及びＰ３型の結晶構造を有するＮａ_xＭＯ₂（ＭはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の遷移金属であって、０＜ｘ≦１であり、前記Ｍの一部はＬｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｚｎから選ばれる少なくとも１種の元素で置換されている。）の複合金属酸化物から選択される何れか含有する正極活物質と、ポリカルボン酸及び／又はポリカルボン酸アルカリ金属塩を含む結着剤とを含有する電極合剤層を有することを特徴とするナトリウム二次電池用正極。
上記ポリカルボン酸及び／又はポリカルボン酸アルカリ金属塩が、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アルカリ金属塩、カルボキシメチルセルロース及びカルボキシメチルセルロース金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載のナトリウム二次電池用正極。
上記電極合剤層における結着剤の含有量が１５質量％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のナトリウム二次電池用正極。
請求項１乃至３のいずれかに記載のナトリウム二次電池用正極を有するナトリウム二次電池。