JP2016511925A - 活性カソード物質及び充電式電気化学電池における活性カソード物質の使用方法 - Google Patents
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Abstract
MxNiaM1 bM2 cO2 (I)
(式中、変数は、それぞれ以下のように定義される:
Mは、アルカリ金属であり、
M1は、V、Cr、Mn、Fe又はCoであり、
M2は、Ge、Sn、Ti又はZrであり、
xは、0.5〜0.8の範囲であり、
aは、0.1〜0.4の範囲であり、
bは、0.05〜0.6の範囲であり、
cは、0.05〜0.6の範囲である)
の活性カソード物質であって、且つ、
a+b+c=1であることを特徴とする活性カソード物質に関する。
本発明はさらに、前述の活性カソード物質を有する電極物質と、前述の電極物質から、又は前述の電極物質を使用して製造される電極と、少なくとも一種の電極を有する充電式電気化学電池に関する。本発明はさらに、一般式(I)の前述の活性カソード物質の製造方法に関する。
Description
MxNiaM1 bM2 cO2 (I)
(式中、変数は、それぞれ以下のように定義される:
Mは、アルカリ金属であり、
M1は、V、Cr、Mn、Fe又はCoであり、
M2は、Ge、Sn、Ti又はZrであり、
xは、0.5〜0.8の範囲であり、
aは、0.1〜0.4の範囲であり、
bは、0.05〜0.6の範囲であり、
cは、0.05〜0.6の範囲である)
の活性カソード物質であって、且つ、
a+b+c=1であることを特徴とする活性カソード物質に関する。
MxNiaM1 bM2 cO2 (I)
(式中、変数は、それぞれ以下のように定義される:
Mは、アルカリ金属、例えば、Li、Na、K、Rb又はCs、好ましくは、Li又はNa、特に、Naである。
本発明の実施形態の一つにおいては、一般式(I)の活性カソード物質は、MがNaであることが特徴的である。
M1は、V、Cr、Mn、Fe又はCo、特にMnである。
本発明の実施形態の一つにおいては、一般式(I)の活性カソード物質は、M1がMnであることが特徴的である。
M2は、Ge、Sn、Ti又はZr、特にTiである。
本発明の実施形態の一つにおいては、一般式(I)の活性カソード物質は、M2がTiであることが特徴的である。
xは、0.5〜0.8の範囲、好ましくは、0.6〜0.75の範囲であり、
aは、0.1〜0.4の範囲、好ましくは、0.25〜0.35の範囲、特に、0.32〜0.34の範囲であり、
bは、0.05〜0.6の範囲、好ましくは、0.25〜0.4の範囲、特に、0.32〜0.34の範囲であり、
cは、0.05〜0.6の範囲、好ましくは、0.25〜0.4の範囲、特に、0.32〜0.34の範囲であり、
a+b+c=1である。)
の活性カソード物質によって実現される。
MxNiaM1 bM2 cO2 (I)
(前述のように、式中、xは、0.6と0.7の間の範囲である)
の活性カソード物質の製造方法であって、
(a)M、Ni、M1及びM2の酸化物の混合物
(該混合物中、金属は以下のモル比で利用可能である:
Mが、0.6〜0.75モル当量、
Niが、0.1〜0.4、好ましくは、0.25〜0.35モル当量、
M1が、0.05〜0.6、好ましくは、0.25〜0.4モル当量、
M2が、0.05〜0.6、好ましくは、0.25〜0.4モル当量)
又は焼成中に酸化物を形成する前記金属の化合物の混合物
を製造する工程と、
(b)任意に、前の工程(a)で形成される前記混合物をペレット化する工程と、
(c)300℃〜1200℃の範囲、好ましくは、800℃〜1000℃の範囲の温度で、前記工程(a)又は(b)で形成された前記混合物を焼成する工程と、
を有することを特徴とする製造方法も提供する。
(A)上述の本発明の活性カソード物質と、
(B)sp2混成炭素原子を少なくとも60%有する多形体カーボンと、
(C)任意に結合剤としての少なくとも一種のポリマーと、
を有する充電式電気化学電池用の電極物質を提供する。
Xが、酸素及び硫黄から選択されるときは、m=1、
Xが、窒素及びリンから選択されるときは、m=2、
Xが、炭素及びケイ素から選択されるときは、m=3)である。
I.1 Na2/3Ni1/3Mn1/3Ti1/3O2(ACM−1)の合成
単相及び良好に結晶化されたP2型Na2/3Ni1/3Mn1/3Ti1/3O2を、固相反応によって製造した。Na2/3Ni1/3Mn1/3Ti1/3O2を、Na2CO3(純度99.0%)、MnCO3(純度94.0%)、Ni(CO)2(純度99.0%)及びTiO2(純度99.0%)の化学量論的な量から製造した。前駆体をボールミル(600rpm、12時間)を使用して混合した。得られた混合物をペレット化した。このようにして得たペレットをその後、大気下で12時間900℃で加熱した。
活性カソード物質を、X線回折及び走査電子顕微鏡によって特徴付けた。ACM−1のブラッグ回折線の全てを、不純物相からの回折線が全くなく、P2型層状構造(空間群:P63/mmc)に割り当てた。SEM画像から一次粒子の大きさは、約1μmである。
ACM−1(E−1)コイン型電池(2032型)を有する電極を有する電気化学電池のアセンブリ及び操作を、ACM−1の電極性能を評価するために組み立てた。
Claims (13)
- 一般式(I)
MxNiaM1 bM2 cO2 (I)
(式中、変数は、それぞれ以下のように定義される:
Mは、アルカリ金属であり、
M1は、V、Cr、Mn、Fe又はCoであり、
M2は、Ge、Sn、Ti又はZrであり、
xは、0.5〜0.8の範囲であり、
aは、0.1〜0.4の範囲であり、
bは、0.05〜0.6の範囲であり、
cは、0.05〜0.6の範囲である)
の活性カソード物質であって、且つ、
a+b+c=1であることを特徴とする活性カソード物質。 - 前記Mが、Naであることを特徴とする請求項1に記載の活性カソード物質。
- 前記M1が、Mnであることを特徴とする請求項1又は2に記載の活性カソード物質。
- 前記M2が、Tiであることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の活性カソード物質。
- 前記Mが、Naであり、
前記M1が、Mnであり、
前記M2が、Tiであり、
前記aと前記cは、ともに0.32〜0.34の範囲であり、
前記bは、0.32〜0.34の範囲である
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の活性カソード物質。 - 前記物質は、X線回折で確認されるP2型層状構造を有することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の活性カソード物質。
- (A)請求項1〜6の何れか一項に記載の活性カソード物質と
(B)sp2混成炭素原子を少なくとも60%含む多形体カーボンと、
(C)任意に、結合剤として少なくとも一種のポリマーと、
を有する充電式電気化学電池用の電極物質。 - 請求項7に記載の電極物質から製造され、又は請求項7に記載の電極物質を使用して製造された電極。
- 請求項8に記載の少なくとも一個の電極を有する充電式電気化学電池。
- 請求項9に記載の少なくとも一個の充電式電気化学電池を有する充電式バッテリ。
- 自動車、電動自転車、航空機、船、又は定置型エネルギー蓄積装置における請求項9に記載の充電式電気化学電池の使用方法。
- 請求項9に記載の少なくとも一個の充電式電気化学電池を有する装置。
- 請求項1〜6の何れか一項に記載の前記一般式(I)
MxNiaM1 bM2 cO2 (I)
(式中、xは、0.6と0.75の間の範囲である)
の活性カソード物質の製造方法であって、
(a)M、Ni、M1及びM2の酸化物の混合物
(該混合物中、金属は以下のモル比で利用可能である:
Mが、0.6〜0.75モル当量、
Niが、0.1〜0.4モル当量、
M1が、0.05〜0.6モル当量、
M2が、0.05〜0.6モル当量)
又は焼成中に酸化物を形成する前記金属の化合物の混合物
を製造する工程と、
(b)任意に、工程(a)で形成される前記混合物をペレット化する工程と、
(c)300℃〜1200℃の範囲の温度で、前記工程(a)又は(b)で形成された前記混合物を焼成する工程と、
有することを特徴とする製造方法。
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