JP2017228458A - 蓄電素子とその製造方法 - Google Patents
蓄電素子とその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017228458A JP2017228458A JP2016124655A JP2016124655A JP2017228458A JP 2017228458 A JP2017228458 A JP 2017228458A JP 2016124655 A JP2016124655 A JP 2016124655A JP 2016124655 A JP2016124655 A JP 2016124655A JP 2017228458 A JP2017228458 A JP 2017228458A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- electrode layer
- storage element
- solid electrolyte
- porous nanocomposite
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明者らによる特許文献1の二次電池の検討によれば、当該電池の自己放電量が多いことが判明した。より具体的に特許文献1の二次電池では、充電後の時間経過とともに開放電圧が低下し、蓄積された電荷量が低下した。後者は、放電容量の低下を意味する。特許文献1の二次電池では、TiOx−SiOx多孔膜の細孔表面に吸着したOH基を介してプロトンが伝導する。このプロトンの伝導は、充放電時の電圧による、多孔膜の表面に吸着した水の電気分解を誘発し、この電気分解が、電池の自己放電につながると考えられる。
本開示の第1態様の蓄電素子は、導電性の第1電極層と、絶縁性物質とチタン酸化物との混合物を含む多孔性ナノコンポジット層と、固体電解質層と、多孔性ナノコンポジット層と対の極性を有する対極層と、導電性の第2電極層とを有する。前記多孔性ナノコンポジット層、前記固体電解質層、および前記対極層から選ばれる少なくとも1つの層がリチウムを含有する。前記第1電極層、前記多孔性ナノコンポジット層、前記固体電解質層、前記対極層、および前記第2電極層は、この順に積層されている。
・ナノコンポジット層は多孔性である。このため、当該層の単位体積あたりのイオン活物質との反応量は大きく、蓄電素子の充放電容量を向上できる。
・多孔性であることから、ナノコンポジット層は多くのイオン伝導パスを有する。このため、蓄電素子の充放電速度を向上できる。
・無機材料のみにより構成することが可能であり、安全性に優れる蓄電素子を達成できる。全固体型の蓄電素子でありうるし、非水の蓄電素子でありうる。
・比較的簡単なプロセスにより、レアメタルを使用することなく製造できる。このため、低コストの蓄電素子を達成できる。
以下、本開示の蓄電素子について、図面を参照しながら説明する。
図3を参照して、本開示の蓄電素子11の製造方法の一例を説明する。図3は、蓄電素子11の製造工程の一例を説明する工程図である。
基板1上に、第1電極層2を形成する。金属から構成される第1電極層2は、例えば、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、CVD法、電解メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、イオンプレーティング法、塗布法により形成できる。導電性の基板1を第1電極層2としても使用する場合、工程(a)は省略できる。
工程(b)〜(e)は、ナノコンポジット層3の形成工程である。
工程(b)で作製した塗布溶液を、ナノコンポジット層3の下地層となる第1電極層2上に塗布して塗布膜を形成する。溶液の塗布には、例えば、各種の塗布法を採用できる。塗布の一例では、基板1を回転させながらスピナーにより塗布溶液を第1電極層2上にスピンコートする。これにより、厚さ0.3〜3μm程度の塗布膜が形成される。
工程(c)で形成した塗布膜を乾燥する。乾燥条件の一例は、乾燥温度50℃および乾燥時間10分である。塗布膜に含まれる溶媒の揮発性が高い場合などには、工程(d)を省略できる。
工程(c)で形成した塗布膜、または工程(d)をさらに経た塗布膜を焼成する。焼成条件の一例は、焼成温度300〜500℃および焼成時間10分〜1時間である。工程(e)において、塗布膜に含まれるチタン脂肪族酸塩が分解するとともに前駆物質が絶縁性物質に変化して、ナノコンポジット層3が形成される。前駆物質がシリコーンオイルである場合、珪素(シリコン)および酸素を含有する絶縁性物質が形成される。
形成したナノコンポジット層3にリチウムを含有させる(リチウムをプレドープする)。このドープ工程に、公知のリチウムドープ法を採用できる。具体的な例は、電界印加法、リチウム含有塩を含む溶液に含浸する含浸法、原子層堆積法、および分子層堆積法である。リチウム含有塩の具体例は、LiPO3、Li3PO4、LiH2PO4、LiH2PO4、Li2CO3、LiHCO3、Li2O、LiOH、LiI、およびLiClO4である。これらの塩の溶媒には、例えば、水、イソプロピルアルコール、アセトニトリルといった当該塩の溶解性に優れる溶媒を選択できる。
ナノコンポジット層3上に固体電解質層4を形成する。
固体電解質層4上に対極層5を形成する。
対極層5上に第2電極層6を形成する。
実施例1では、図1に示す蓄電素子11を作製した。作製した素子11が備えるナノコンポジット層3は、絶縁性物質としてSiO2を含み、当該物質にチタン酸化物の微粒子が分散した構造を有していた。
比較例1では、実施例1で作製したナノコンポジット層を負極とする、プロトン伝導型蓄電素子を作製した。第1電極層、ナノコンポジット層、固体電解質層、対極層、および第2電極層が順に積層および配置されている点は、実施例1の蓄電素子11と同じである。
2 第1電極層
3 ナノコンポジット層
4 固体電解質層
5 対極層
6 第2電極層
11 蓄電素子
Claims (11)
- 導電性の第1電極層と、
絶縁性物質とチタン酸化物との混合物を含む多孔性ナノコンポジット層と、
固体電解質層と、
前記多孔性ナノコンポジット層と対の極性を有する対極層と、
導電性の第2電極層と、を有し、
前記多孔性ナノコンポジット層、前記固体電解質層、および前記対極層から選ばれる少なくとも1つの層がリチウムを含有し、
前記第1電極層、前記多孔性ナノコンポジット層、前記固体電解質層、前記対極層、および前記第2電極層が、この順に積層されている蓄電素子。 - 前記多孔性ナノコンポジット層は、前記チタン酸化物の微粒子が前記絶縁性物質に分散した構造を有する請求項1に記載の蓄電素子。
- 前記絶縁性物質が、シリコンおよび酸素を含有する請求項1または2に記載の蓄電素子。
- 基板をさらに有し、
前記基板上に、前記第1電極層、前記多孔性ナノコンポジット層、前記固体電解質層、前記対極層、および前記第2電極層が配置されている請求項1から3のいずれかに記載の蓄電素子。 - 前記基板が、可撓性を有する絶縁性のシートである請求項4に記載の蓄電素子。
- 導電性の第1電極層と、絶縁性物質とチタン酸化物との混合物を含む多孔性ナノコンポジット層と、固体電解質層と、前記多孔性ナノコンポジット層と対の極性を有する対極層と、導電性の第2電極層と、を有し、
前記第1電極層、前記多孔性ナノコンポジット層、前記固体電解質層、前記対極層、および前記第2電極層が、この順に積層されている、リチウム伝導型である蓄電素子の製造方法であって、
チタン脂肪族酸塩と、焼成を経て前記絶縁性物質に変化する前駆物質とを含む溶液の塗布膜を、前記第1電極層上、前記固体電解質層上、または前記第1電極層上もしくは前記固体電解質層上に形成された中間層上に形成し、
前記塗布膜を焼成して前記多孔性ナノコンポジット層を形成する、蓄電素子の製造方法。 - 前記第1電極層上に前記多孔性ナノコンポジット層を形成し、
前記形成した多孔性ナノコンポジット層上に、前記固体電解質層、前記対極層、および前記第2電極層を形成する、請求項6に記載の蓄電素子の製造方法。 - 前記前駆物質がシリコーンオイルである請求項6または7に記載の蓄電素子の製造方法。
- 前記蓄電素子が基板をさらに備え、
前記基板上に当該蓄電素子を形成する、請求項6から8のいずれかに記載の蓄電素子の製造方法。 - 前記蓄電素子の前記多孔性ナノコンポジット層、前記固体電解質層、および前記対極層から選ばれる少なくとも1つの層がリチウムを含有する、請求項6から9のいずれかに記載の蓄電素子の製造方法。
- 前記多孔性ナノコンポジット層にリチウムを含有させる工程をさらに含む請求項6から10のいずれかに記載の蓄電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016124655A JP2017228458A (ja) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | 蓄電素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016124655A JP2017228458A (ja) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | 蓄電素子とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017228458A true JP2017228458A (ja) | 2017-12-28 |
Family
ID=60891920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016124655A Pending JP2017228458A (ja) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | 蓄電素子とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017228458A (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010097754A (ja) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Panasonic Corp | 全固体型ポリマー電池用正極、その製造方法および全固体型ポリマー電池 |
WO2012046325A1 (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | グエラテクノロジー株式会社 | 二次電池 |
JP2015082445A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | 旭化成株式会社 | 二次電池 |
JP2016028408A (ja) * | 2014-03-24 | 2016-02-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法 |
JP2017228519A (ja) * | 2016-03-21 | 2017-12-28 | アイメック・ヴェーゼットウェーImec Vzw | Ni(OH)2電極を有する薄膜固体電池を製造する方法、電池セルおよび電池 |
-
2016
- 2016-06-23 JP JP2016124655A patent/JP2017228458A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010097754A (ja) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Panasonic Corp | 全固体型ポリマー電池用正極、その製造方法および全固体型ポリマー電池 |
WO2012046325A1 (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | グエラテクノロジー株式会社 | 二次電池 |
JP2015082445A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | 旭化成株式会社 | 二次電池 |
JP2016028408A (ja) * | 2014-03-24 | 2016-02-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法 |
JP2017228519A (ja) * | 2016-03-21 | 2017-12-28 | アイメック・ヴェーゼットウェーImec Vzw | Ni(OH)2電極を有する薄膜固体電池を製造する方法、電池セルおよび電池 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Halide perovskite materials for energy storage applications | |
US9892870B2 (en) | Charge storage devices containing carbon nanotube films as electrodes and charge collectors | |
US10714759B2 (en) | Current collector-catalyst monolithic three-dimensional nanofiber network for Li-air batteries and manufacturing method thereof | |
JP5360159B2 (ja) | 複合正極活物質、全固体電池、および複合正極活物質の製造方法 | |
Lu et al. | Lithium-ion batteries based on vertically-aligned carbon nanotube electrodes and ionic liquid electrolytes | |
KR102112746B1 (ko) | 전극 재료 및 에너지 저장 장치 | |
CN105765771A (zh) | 锂基电池电极 | |
KR101286935B1 (ko) | 축전 디바이스용 복합 전극, 그의 제조 방법 및 축전 디바이스 | |
CN108140883A (zh) | 固体聚合物电解质及其制备方法 | |
KR20180001518A (ko) | 리튬이차전지 음극용 조성물, 이를 이용한 리튬이차전지 음극 제조 방법, 이로부터 제조된 리튬이차전지 음극 및 리튬이차전지 | |
JPWO2013150937A1 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
US12021229B2 (en) | Multifunctional engineered particle for a secondary battery and method of manufacturing the same | |
KR20140111952A (ko) | 이차 전지, 이차 전지의 제조 방법, 이차 전지용 정극, 이차 전지용 정극의 제조 방법, 전지 팩, 전자 기기 및 전동 차량 | |
CN113594468B (zh) | 一种集流体及其制备方法和应用 | |
CN113793976A (zh) | 半固态锂离子电池及其制备方法 | |
JP2014032777A (ja) | 非水電解質二次電池の製造方法 | |
Collins et al. | Modern applications of green chemistry: renewable energy | |
US20140315084A1 (en) | Method and apparatus for energy storage | |
JPWO2015015883A1 (ja) | リチウム二次電池及びリチウム二次電池用電解液 | |
Kozarenko et al. | Effect of potential range on electrochemical performance of polyaniline as a component of lithium battery electrodes | |
JP2017059516A (ja) | 蓄電素子およびその製造方法 | |
TW202115951A (zh) | 負極活性物質、負極、及負極活性物質的製造方法 | |
JP2017059455A (ja) | 蓄電素子およびその製造方法 | |
JP2017228458A (ja) | 蓄電素子とその製造方法 | |
JP2017228457A (ja) | 蓄電素子とその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160801 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190613 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20190613 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20190613 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200121 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200811 |