JP2020077509A - Active material - Google Patents
Active material Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020077509A JP2020077509A JP2018209492A JP2018209492A JP2020077509A JP 2020077509 A JP2020077509 A JP 2020077509A JP 2018209492 A JP2018209492 A JP 2018209492A JP 2018209492 A JP2018209492 A JP 2018209492A JP 2020077509 A JP2020077509 A JP 2020077509A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- present disclosure
- mol
- satisfies
- perovskite structure
- 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
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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本開示は、良好な放電容量を有する活物質に関する。 The present disclosure relates to active materials having good discharge capacity.
高電圧かつ高エネルギー密度な電池として、例えばＬｉイオン電池が知られている。Ｌｉイオン電池は、Ｌｉイオンをキャリアとして用いるカチオンベースの電池である。一方、アニオンベースの電池として、フッ化物イオンをキャリアとして用いるフッ化物イオン電池が知られている。例えば特許文献１では、層状ペロブスカイト構造を有し、かつ、特定の組成を有する結晶相を備えた活物質が開示されている。また、このような活物質は、良好なサイクル特性を有することが開示されている。
As a battery having high voltage and high energy density, for example, a Li-ion battery is known. Li-ion batteries are cation-based batteries that use Li-ions as carriers. On the other hand, as anion-based batteries, fluoride ion batteries using fluoride ions as carriers are known. For example,
フッ化物イオン電池の性能向上のため、放電容量が高いことが望まれている。 In order to improve the performance of the fluoride ion battery, it is desired that the discharge capacity is high.
そこで本開示では、放電容量が良好な活物質を提供することを主目的とする。 Therefore, the main purpose of the present disclosure is to provide an active material having a good discharge capacity.
上記課題を解決するために、本開示においては、フッ化物イオン電池に用いられる活物質であって、層状ペロブスカイト構造を有し、かつ、Ａ２ＢＯ４−ｘＦｙ（ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成され、ＢはＮｉ、Ｍｎ、およびＣｏの少なくとも一つから構成され、ｘは０＜ｘ≦２を満たし、ｙは０＜ｙ≦２を満たす）、または、Ａ’２ＩｒＯ４（Ａ’はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成される）で表される結晶相を有する、活物質を提供する。 In order to solve the above problems, in the present disclosure, an active material used in a fluoride ion battery, having a layered perovskite structure, and having A 2 BO 4-x F y (A is Ca, Sr, It is composed of at least one of Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd, B is composed of at least one of Ni, Mn, and Co, and x is 0 <x ≦ 2. Satisfying, y satisfies 0 <y ≦ 2), or A ′ 2 IrO 4 (A ′ is at least one of Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd). An active material having a crystalline phase represented by
このような本開示における活物質であれば、層状ペロブスカイト構造を有し、かつ、特定の組成を有する結晶相を備えているため、フッ化物イオンの挿入が容易である。そのため良好な放電容量を有する活物質とすることができる。 Such an active material according to the present disclosure has a layered perovskite structure and has a crystal phase having a specific composition, and thus fluoride ions can be easily inserted. Therefore, an active material having a good discharge capacity can be obtained.
本開示であれば、放電容量が良好な活物質を提供することができる。 According to the present disclosure, an active material having a good discharge capacity can be provided.
以下、本開示における活物質について、詳細に説明する。 Hereinafter, the active material in the present disclosure will be described in detail.
本開示における活物質は、フッ化物イオン電池に用いられる活物質であって、層状ペロブスカイト構造を有し、かつ、Ａ２ＢＯ４−ｘＦｙ（ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成され、ＢはＮｉ、Ｍｎ、およびＣｏの少なくとも一つから構成され、ｘは０＜ｘ≦２を満たし、ｙは０＜ｙ≦２を満たす）、または、Ａ’２ＩｒＯ４（Ａ’はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成される）で表される結晶相を有する。 The active material in the present disclosure is an active material used in a fluoride ion battery, has a layered perovskite structure, and has A 2 BO 4-x F y (A is Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La is composed of at least one of Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd, B is composed of at least one of Ni, Mn, and Co, x satisfies 0 <x ≦ 2, and y satisfies 0 < y ≦ 2), or A ′ 2 IrO 4 (A ′ is composed of at least one of Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd). It has a crystalline phase represented.
本開示における活物質は、層状ペロブスカイト構造を有し、かつ、特定の組成を有する結晶相を備えているため、フッ化物イオンの挿入が容易である。そのため、本開示における活物質は良好な放電容量を有する。 Since the active material in the present disclosure has a layered perovskite structure and a crystal phase having a specific composition, it is easy to insert fluoride ions. Therefore, the active material in the present disclosure has a good discharge capacity.
Ａ２ＢＯ４−ｘＦｙ中のＡは、層状ペロブスカイト構造のＡサイトに該当する。上記ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成される。全てのＡサイトに占める上記元素の合計の割合は、５０ｍｏｌ％以上であることが好ましく、７０ｍｏｌ％以上であることがより好ましく、９０ｍｏｌ％以上であることがさらに好ましい。本開示においては、上記ＡはＳｒを含むことが好ましい。その場合、ＡにおけるＳｒの割合は、例えば３０ｍｏｌ％以上であり、５０ｍｏｌ％以上であってもよく、７０ｍｏｌ％以上であってもよく、９０ｍｏｌ％以上であってもよい。なお、上記Ａは、Ｓｒのみであってもよい。 A in A 2 BO 4-x F y corresponds to the A site of the layered perovskite structure. The A is composed of at least one of Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd. The total proportion of the above elements in all A sites is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and further preferably 90 mol% or more. In the present disclosure, it is preferable that A includes Sr. In that case, the ratio of Sr in A is, for example, 30 mol% or more, 50 mol% or more, 70 mol% or more, or 90 mol% or more. The above A may be only Sr.
Ａ２ＢＯ４−ｘＦｙ中のＢは、層状ペロブスカイト構造のＢサイトに該当する。上記Ｂは、Ｎｉ、Ｍｎ、およびＣｏの少なくとも一つから構成される。全てのＢサイトに占める上記元素の割合は、５０ｍｏｌ％以上であることが好ましく、７０ｍｏｌ％以上であることがより好ましく、９０ｍｏｌ％以上であることがさらに好ましい。 B in A 2 BO 4-x F y corresponds to the B site of the layered perovskite structure. The B is composed of at least one of Ni, Mn, and Co. The proportion of the above elements in all B sites is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and further preferably 90 mol% or more.
Ａ２ＢＯ４−ｘＦｙにおいて、ｘは０＜ｘ≦２を満たし、ｙは０＜ｙ≦２を満たす。ｘとｙは同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。ｘとｙが異なる値である場合、ｘ＜ｙであってもよい。ｘは、例えば１．５以下であってもよく、１以下であってもよい。また、ｘは、例えば０．５以上であってもよい。ｙは、例えば１．５以下であってもよく、１以下であってもよい。また、ｙは、例えば０．５以上であってもよい。 In A 2 BO 4-x F y , x satisfies 0 <x ≦ 2 and y satisfies 0 <y ≦ 2. x and y may have the same value or different values. When x and y have different values, x <y may be satisfied. x may be, for example, 1.5 or less, or 1 or less. Further, x may be, for example, 0.5 or more. For example, y may be 1.5 or less, or 1 or less. Further, y may be, for example, 0.5 or more.
Ａ’２ＩｒＯ４中のＡ’は、上述したＡ同様に層状ペロブスカイト構造のＡサイトに該当する。Ａ’はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成される。全てのＡサイトに占める上記元素の合計の割合は、５０ｍｏｌ％以上であることが好ましく、７０ｍｏｌ％以上であることがより好ましく、９０ｍｏｌ％以上であることがさらに好ましい。本開示においては、上記Ａ’はＳｒを含むことが好ましい。その場合、Ａ’におけるＳｒの割合は、例えば３０ｍｏｌ％以上であり、５０ｍｏｌ％以上であってもよく、７０ｍｏｌ％以上であってもよく、９０ｍｏｌ％以上であってもよい。なお、上記Ａ’は、Ｓｒのみであってもよい。Ｉｒは３ｄ遷移金属と比較して大きなイオン半径を有している。 A ′ in A ′ 2 IrO 4 corresponds to the A site of the layered perovskite structure similarly to A described above. A ′ is composed of at least one of Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd. The total proportion of the above elements in all A sites is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and further preferably 90 mol% or more. In the present disclosure, it is preferable that A ′ contains Sr. In that case, the ratio of Sr in A ′ is, for example, 30 mol% or more, 50 mol% or more, 70 mol% or more, or 90 mol% or more. The above A ′ may be only Sr. Ir has a large ionic radius as compared with 3d transition metal.
本開示における活物質は、上記Ａ２ＢＯ４−ｘＦｙで表わされる結晶相またはＡ’２ＩｒＯ４で表わされる結晶相を主体として含有することが好ましい。具体的には、上記結晶相の割合が、活物質に含まれる全ての結晶相に対して、５０ｍｏｌ％以上であることが好ましく、７０ｍｏｌ％以上であることがより好ましく、９０ｍｏｌ％以上であることがさらに好ましい。特に、本開示における活物質は、上記結晶相を単相として有することが好ましい。 It is preferable that the active material in the present disclosure mainly contains the crystal phase represented by A 2 BO 4-x F y or the crystal phase represented by A ′ 2 IrO 4 . Specifically, the proportion of the above crystal phase is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and more preferably 90 mol% or more with respect to all the crystal phases contained in the active material. Is more preferable. In particular, the active material in the present disclosure preferably has the above crystal phase as a single phase.
なお、本開示における活物質の組成は、上述した結晶相が得られる組成であれば特に限定されないが、Ａ２ＢＯ４−ｘＦｙ（ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成され、ＢはＮｉ、Ｍｎ、およびＣｏの少なくとも一つから構成され、ｘは０＜ｘ≦２を満たし、ｙは０＜ｙ≦２を満たす）の組成を有することが好ましい。また、Ａ’２ＩｒＯ４（Ａ’はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成される）の組成を有することが好ましい。 The composition of the active material in the present disclosure is not particularly limited as long as the above-described crystal phase is obtained, but A 2 BO 4-x F y (A is Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, It is composed of at least one of Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd, B is composed of at least one of Ni, Mn, and Co, x satisfies 0 <x ≦ 2, and y satisfies 0 <y ≦. 2 is satisfied). Further, it is preferable to have a composition of A ′ 2 IrO 4 (A ′ is composed of at least one of Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd).
本開示における活物質の形状は、特に限定されないが、例えば粒子状を挙げることができる。活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、０.１μｍ〜５０μｍの範囲内であり、１μｍ〜２０μｍの範囲内であることが好ましい。活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、レーザー回折散乱法による粒度分布測定の結果から求めることができる。 The shape of the active material in the present disclosure is not particularly limited, and examples thereof include particles. The average particle size (D 50 ) of the active material is, for example, in the range of 0.1 μm to 50 μm, and preferably in the range of 1 μm to 20 μm. The average particle diameter (D 50 ) of the active material can be obtained, for example, from the result of particle size distribution measurement by the laser diffraction scattering method.
本開示における活物質を製造する方法は、目的とする活物質を得ることができる方法であれば特に限定されないが、例えば、固相反応法を挙げることができる。固相反応法では、Ａ元素（Ａ’元素）、Ｂ元素、Ｏ元素、およびＦ元素を含有する原料組成物に対して、熱処理を行うことで、固相反応を生じさせ、活物質を合成する。必要に応じて、さらにフッ素化処理を行ってもよい。 The method for producing the active material in the present disclosure is not particularly limited as long as it is a method capable of obtaining the target active material, and for example, a solid phase reaction method can be mentioned. In the solid-phase reaction method, a raw material composition containing an A element (A ′ element), a B element, an O element, and an F element is heat-treated to cause a solid-phase reaction to synthesize an active material. To do. If necessary, further fluorination treatment may be performed.
本開示における活物質はフッ化物イオン電池に用いられる。本開示における活物質は、フッ化物イオン電池の正極活物質としても、負極活物質としても用いることができる。なお、本開示における活物質を正極活物質として用いる場合には、負極活物質には、より低い電位を有する任意の活物質を用いることが好ましい。 The active material in the present disclosure is used in a fluoride ion battery. The active material in the present disclosure can be used as a positive electrode active material or a negative electrode active material of a fluoride ion battery. When the active material according to the present disclosure is used as the positive electrode active material, it is preferable to use any active material having a lower potential as the negative electrode active material.
電解質や集電体などの種類および構成は、従来公知のフッ化物イオン電池と同様にすることができる。本開示においては、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を有するフッ化物イオン電池であって、上記正極活物質層または上記負極活物質層が、上述した活物質を含有する、フッ化物イオン電池を提供することもできる。 The types and configurations of the electrolyte and the current collector can be the same as those of conventionally known fluoride ion batteries. In the present disclosure, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material, and an electrolyte layer formed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. It is also possible to provide a fluoride ion battery in which the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer contains the active material described above.
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。 Note that the present disclosure is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present disclosure, and has any similar effects to the present invention. It is included in the technical scope in the disclosure.
［実施例１］
原料として、ＳｒＯ２、ＳｒＦ２、およびＮｉを、３：１：２のモル比でＡｒ雰囲気のグローブボックス中で乳鉢を用いて混合した。得られた混合物をＰｔ製の容器に密閉して、高圧セルを用いて６ＧＰａで加圧しながら１５００℃で１時間焼成した。焼成後、室温まで急冷して、徐々に圧力を弱めてＳｒ２ＮｉＯ３Ｆを合成した。ＸＲＤ測定を行い、得られた合成物が層状ペロブスカイト構造を有していることを確認した。
[Example 1]
As raw materials, SrO 2 , SrF 2 , and Ni were mixed with a mortar in a glove box in an Ar atmosphere at a molar ratio of 3: 1: 2. The obtained mixture was sealed in a Pt container and baked at 1500 ° C. for 1 hour while applying a pressure of 6 GPa using a high pressure cell. After firing, the temperature was rapidly cooled to room temperature, and the pressure was gradually reduced to synthesize Sr 2 NiO 3 F. An XRD measurement was performed, and it was confirmed that the obtained composite had a layered perovskite structure.
［実施例２］
原料として、ＳｒＯ２、ＳｒＦ２、およびＣｏを、３：１：２のモル比でＡｒ雰囲気のグローブボックス中で乳鉢を用いて混合した。得られた混合物をＰｔ製の容器に密閉して、高圧セルを用いて６ＧＰａで加圧しながら１７００℃で１．５時間焼成した。焼成後、室温まで急冷して、徐々に圧力を弱めてＳｒ２ＣｏＯ３Ｆを合成した。ＸＲＤ測定を行い、得られた合成物が層状ペロブスカイト構造を有していることを確認した。
[Example 2]
As raw materials, SrO 2 , SrF 2 , and Co were mixed in a molar ratio of 3: 1: 2 using a mortar in a glove box in an Ar atmosphere. The obtained mixture was sealed in a Pt container and baked at 1700 ° C. for 1.5 hours while applying a pressure of 6 GPa using a high pressure cell. After firing, the mixture was rapidly cooled to room temperature and the pressure was gradually reduced to synthesize Sr 2 CoO 3 F. An XRD measurement was performed, and it was confirmed that the obtained composite had a layered perovskite structure.
［実施例３］
まず、ＳｒＣＯ３を酸素雰囲気中で焼成してＳｒＯを作製した。また、ＭｎＣＯ３を８００℃で一晩焼成してＭｎ２Ｏ３を作製した。作製したＳｒＯとＭｎ２Ｏ３、およびＳｒＦ２を、３：１：１のモル比でＡｒ雰囲気のグローブボックス中で乳鉢を用いて混合した。得られた混合物をＰｔ製の容器に密閉して、高圧セルを用いて６ＧＰａで加圧しながら１８００℃で４５分間焼成した。焼成後、１２００℃まで３０分で降温し、その後室温まで自然冷却して、Ｓｒ２ＭｎＯ３Ｆを合成した。ＸＲＤ測定を行い、得られた合成物が層状ペロブスカイト構造を有していることを確認した。
[Example 3]
First, SrCO 3 was fired in an oxygen atmosphere to produce SrO. Further, MnCO 3 was baked at 800 ° C. overnight to prepare Mn 2 O 3 . The prepared SrO, Mn 2 O 3 , and SrF 2 were mixed at a molar ratio of 3: 1: 1 using a mortar in a glove box in an Ar atmosphere. The obtained mixture was sealed in a Pt container and baked at 1800 ° C. for 45 minutes while applying a pressure of 6 GPa using a high pressure cell. After firing, the temperature was lowered to 1200 ° C. in 30 minutes, and then naturally cooled to room temperature to synthesize Sr 2 MnO 3 F. XRD measurement was performed and it was confirmed that the obtained composite had a layered perovskite structure.
［実施例４］
乾燥したＳｒＣＯ３とＩｒＯ２を、２：１のモル比で混合し、大気雰囲気下で１０００℃で２４時間焼成してＳｒ２ＩｒＯ４を合成した。ＸＲＤ測定を行い、得られた合成物が層状ペロブスカイト構造を有していることを確認した。
[Example 4]
Dried SrCO 3 and IrO 2 were mixed at a molar ratio of 2: 1 and calcined at 1000 ° C. for 24 hours in an air atmosphere to synthesize Sr 2 IrO 4 . XRD measurement was performed and it was confirmed that the obtained composite had a layered perovskite structure.
［比較例］
ＳｒＣＯ３、Ｍｎ２Ｏ３、およびＬａ２Ｏ３を１．８：１：０．６のモル比で乳鉢を用いて混合した。得られた混合物を大気雰囲気下で１４００℃で２０時間焼成を行った。焼成後に粉砕・再混合した後、再度同条件で焼成して、Ｌａ１．２Ｓｒ１．８Ｍｎ２Ｏ７を合成した。なお、これは、Ａｎ＋１ＢｎＯ３ｎ＋１におけるｎ＝２の層状ペロブスカイト構造を有した活物質に該当する。
[Comparative example]
SrCO 3 , Mn 2 O 3 , and La 2 O 3 were mixed in a mortar in a molar ratio of 1.8: 1: 0.6. The obtained mixture was fired at 1400 ° C. for 20 hours in an air atmosphere. After firing and pulverization and remixing, firing was again performed under the same conditions to synthesize La 1.2 Sr 1.8 Mn 2 O 7 . Note that this corresponds to an active material having a layered perovskite structure of n = 2 in A n + 1 B n O 3n + 1 .
［評価］
（電池の作製）
上記実施例１〜３および比較例で合成した各活物質と、電解質（Ｌａ０．９Ｂａ０．１Ｆ２．９）、電子電導材料としてＶＧＣＦ（気相法炭素繊維）とを混合し、ペレット成型することで正極合材（電極ペレット）を得た。得られた電極ペレット（作用極）とＬａ０．９Ｂａ０．１Ｆ２．９を用いた固体電解質層とＰｂ箔（対極）とをプレスしてペレット電池を作製した。
実施例４で合成した活物質については、Ｐｂ箔の代わりにＰｂＦ２を用いたこと以外は上記と同様にしてペレット電池を作製した。
[Evaluation]
(Preparation of battery)
Each active material synthesized in the above Examples 1 to 3 and Comparative Example was mixed with an electrolyte (La 0.9 Ba 0.1 F 2.9 ) and VGCF (vapor phase carbon fiber) as an electron conducting material, A positive electrode mixture (electrode pellet) was obtained by pellet molding. The obtained electrode pellet (working electrode), the solid electrolyte layer using La 0.9 Ba 0.1 F 2.9 , and the Pb foil (counter electrode) were pressed to produce a pellet battery.
With respect to the active material synthesized in Example 4, a pellet battery was produced in the same manner as above except that PbF 2 was used instead of the Pb foil.
（充放電試験）
作製した各電池に対して、１５０℃に加熱したセルの中で充放電試験を実施して評価を行った。なお、充放電試験の条件は、−１．５Ｖ〜２．０Ｖ（ｖｓＰｂ／ＰｂＦ２）、１／５０Ｃの定電流充放電とした。実施例の結果を、それぞれ図１（ａ）〜（ｄ）に示す。
(Charge / discharge test)
A charging / discharging test was carried out in a cell heated to 150 ° C. for each of the manufactured batteries to evaluate the battery. The conditions of the charge / discharge test were a constant current charge / discharge of −1.5V to 2.0V (vsPb / PbF 2 ), 1 / 50C. The results of the examples are shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d), respectively.
図１（ａ）〜（ｃ）に示したように実施例１〜３の電池は、それぞれ、２００ｍＡｈ／ｇ、２５０ｍＡｈ／ｇ、２３０ｍＡｈ／ｇの放電容量を示した。容量が増加したのは、Ｆ拡散層に隣接したアニオン原子位置に、酸素原子ではなくフッ化物イオンが入ることにより、拡散するフッ化物イオンとの反発が弱められ、フッ化物イオンの拡散性が上がったためと考えられる。
また、図１（ｄ）に示したように実施例４の電池においても２６０ｍＡｈ／ｇという高容量が示された。これは、Ｓｒ２ＩｒＯ４はＩｒが３ｄ遷移金属と比較してより大きなイオン半径を有するためフッ化物イオンの拡散パスが広がり、フッ化物イオンの拡散性が上がったためと考えられる。
一方で、比較例の電池では放電容量１３０ｍＡｈ／ｇ程度であった。これは、実施例の活物質と比べて、フッ化物イオン挿入サイトが少ないうえ、結晶構造の骨格となる酸素イオンとの反発によりフッ化物イオンが挿入されにくかったためと考えられる。
As shown in FIGS. 1A to 1C, the batteries of Examples 1 to 3 exhibited discharge capacities of 200 mAh / g, 250 mAh / g, and 230 mAh / g, respectively. The increase in capacity is due to the fact that fluoride ions, not oxygen atoms, enter the anion atom positions adjacent to the F diffusion layer, weakening the repulsion with the diffusing fluoride ions and increasing the diffusivity of the fluoride ions. It is thought to be a tame.
Further, as shown in FIG. 1D, the battery of Example 4 also showed a high capacity of 260 mAh / g. It is considered that this is because Sr 2 IrO 4 has a larger ionic radius than Ir of 3d transition metal, so that the diffusion path of fluoride ions is widened and the diffusivity of fluoride ions is increased.
On the other hand, the battery of Comparative Example had a discharge capacity of about 130 mAh / g. It is considered that this is because, compared with the active materials of the examples, the number of fluoride ion insertion sites was small, and the fluoride ions were difficult to be inserted due to repulsion with oxygen ions that are the skeleton of the crystal structure.
Claims (1)
層状ペロブスカイト構造を有し、かつ、Ａ２ＢＯ４−ｘＦｙ（ＡはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成され、ＢはＮｉ、Ｍｎ、およびＣｏの少なくとも一つから構成され、ｘは０＜ｘ≦２を満たし、ｙは０＜ｙ≦２を満たす）、または、Ａ’２ＩｒＯ４（Ａ’はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、およびＧｄの少なくとも一つから構成される）で表される結晶相を有する、活物質。 An active material used in a fluoride ion battery,
It has a layered perovskite structure and is composed of at least one of A 2 BO 4-x F y (A is Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd, B is composed of at least one of Ni, Mn, and Co, and x satisfies 0 <x ≦ 2 and y satisfies 0 <y ≦ 2), or A ′ 2 IrO 4 (A ′ is Ca, An active material having a crystal phase represented by at least one of Sr, Ba, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, and Gd).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018209492A JP6996476B2 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Active material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018209492A JP6996476B2 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Active material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020077509A true JP2020077509A (en) | 2020-05-21 |
| JP6996476B2 JP6996476B2 (en) | 2022-01-17 |
Family
ID=70724278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018209492A Active JP6996476B2 (en) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | Active material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6996476B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4389706A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-26 | Nichia Corporation | Electrode active material for fluoride ion battery, electrode for fluoride ion battery, and fluoride ion battery |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017143044A (en) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | Active material and fluoride ion battery |
| JP2017220301A (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-14 | トヨタ自動車株式会社 | Secondary battery system |
-
2018
- 2018-11-07 JP JP2018209492A patent/JP6996476B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017143044A (en) * | 2016-02-12 | 2017-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | Active material and fluoride ion battery |
| JP2017220301A (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-14 | トヨタ自動車株式会社 | Secondary battery system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4389706A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-26 | Nichia Corporation | Electrode active material for fluoride ion battery, electrode for fluoride ion battery, and fluoride ion battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6996476B2 (en) | 2022-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Choi et al. | Advanced lithium‐ion batteries for practical applications: technology, development, and future perspectives | |
| JP7155220B2 (en) | Compositions containing doped nickelate compounds | |
| TWI397205B (en) | Positive electrode materials for high discharge capacity lithium ion batteries | |
| US10199647B2 (en) | Oxyfluoride compounds for lithium-cells and batteries | |
| JP7056598B2 (en) | Negative electrode layer and all-solid-state battery | |
| CN107074579A (en) | Sn-containing compound | |
| CN103613143A (en) | Method for producing high-capacity lithium manganate by using manganous manganic oxide | |
| KR102654988B1 (en) | High-capacity lithium metal oxyfluoride using metal and oxygen redox in parallel for LI-ion battery cathode | |
| JP2020167151A (en) | Sulfide solid electrolyte, sulfide solid electrolyte precursor, all-solid-state battery and method for producing sulfide solid electrolyte | |
| KR102378488B1 (en) | Sulfide solid electrolyte, precursor of sulfide solid electrolyte, all solid state battery and method for producing sulfide solid electrolyte | |
| Jeevanantham et al. | Enhanced cathode materials for advanced lithium-ion batteries using nickel-rich and lithium/manganese-rich LiNixMnyCozO2 | |
| CN107534141A (en) | Cathode material for Lithuim rechargeable battery | |
| US20180205078A1 (en) | Tin-containing compounds | |
| JP5086910B2 (en) | Lithium secondary battery provided with Li-Sn-Mn compound positive electrode thin film, method for producing Li-Sn-Mn compound target, and method for forming positive electrode thin film using the same | |
| US9202604B2 (en) | Cathode active material for lithium ion secondary battery including lithium manganese borate compound and manganese oxide, and method for producing the same | |
| KR20220088884A (en) | LMO cathode composition | |
| JP6996476B2 (en) | Active material | |
| KR20110097811A (en) | A cathode material for a battery with improved cycle performance at a high current density | |
| KR20220088883A (en) | LMO cathode composition | |
| CN110783565A (en) | Positive electrode active material for lithium ion battery and lithium ion battery | |
| JPH07220723A (en) | Manufacture of cobalt oxide lithium and lithium secondary battery | |
| JP5598684B2 (en) | Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, positive electrode and battery | |
| JP7164006B2 (en) | Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery | |
| WO2022219843A1 (en) | Battery | |
| JP7125227B2 (en) | Method for producing lithium-containing cobalt oxide having spinel crystal phase |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201216 |
|
| 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: 20211116 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211129 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6996476 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |