JP3424725B2 - 非水電解質二次電池用電極活物質およびアルカリ金属非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池用電極活物質およびアルカリ金属非水電解質二次電池Info
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Description
極活物質およびアルカリ金属非水電解質二次電池、さら
に詳細には充放電可能な電極活物質および非水電解質二
次電池に関し、特に鉄やマンガン、あるいはチタン等の
複塩を主体とする電極活物質およびこの電極活物質を用
いることで安価な二次電池の実現を目指すものである。
及びその合金や化合物を負極活物質とする非水電解質電
池は、負極金属イオンの正極活物質へのインサーション
もしくはインターカレーション反応によって、その大放
電容量と充電可逆性を両立させている。従来から、リチ
ウムを負極活物質として用いる二次電池としては、リチ
ウムに対しインターカレーションホストとなりうるV2
O5やLiCoO2やLiNiO2などの層状もしくは
トンネル状酸化物を正極に用いた電池が提案されている
が、これらの金属酸化物は中心金属にクラーク数の極端
に小さなレアメタルを用いているため、コストの点で実
用上難点がある。
問題点を改善するために提案されたもので、その目的
は、充放電特性に優れた電池特性を持つ大型電池用非水
電解質電池を低コストで提供することにある。
ため、本発明による非水電解質二次電池用電極活物質
は、一般式、M3BO6(M:遷移金属)で与えられる
遷移金属ホウ酸錯体でなる正極活物質において、Mとし
てFe,Mn,Tiを少なくとも一種類を含んで構成さ
れることを特徴とする。
るアルカリ金属非水電解質二次電池を提供するものであ
り、一般式、M3BO6(M:遷移金属)で与えられる
遷移金属ホウ酸錯体でなる電極活物質であって、Mとし
てFe,Mn,Tiを少なくとも一種類を含んで構成さ
れる遷移金属ホウ酸錯体でなる電極活物質を正極活物質
として含んで構成されることを特徴とする。
電極活物質およびアルカリ金属非水電解質二次電池で
は、最も安価な金属である鉄などを中心金属とする組成
式、M3BO6(Mは遷移金属でありこの場合鉄などを
主成分とする)で表される物質を正極活物質として含
み、アルカリ金属またはアルカリ金属を吸蔵、放出可能
な物質を対極活物質とし、前記アルカリ金属のイオンが
前記正極活物質または前記負極活物質と電気化学反応を
するための移動を行い得る物質を電解質物質としたこと
を特徴としている。
は、酸化第二鉄α−Fe2O3とホウ酸B2O3を化学
量論組成もしくは、硼素成分の揮発による目減りを補う
ため、若干量ホウ酸を多めに(約5%前後)秤量混合
後、大気中、700℃で6時間仮焼成した後、さらに9
00℃で2日間焼成後、急冷して合成することができ
る。合成方法、合成条件はこれに限定されるものではな
く、γ−Fe2O3やFe3O4、もしくはFeO、あ
るいはそれらの酸化鉄の混合物や水酸化第2鉄といった
他の出発原料からの合成も可能である。鉄に代ってM
n,Tiを用いる場合も同様である。
は、以下のものがある。まず、前記化合物粉末とポリテ
トラフルオロエチレンのごとき結着剤粉末との混合物を
ステンレス等の支持体上に圧着成形する方法がある。或
いは、かかる混合物粉末に導電性を付与するためアセチ
レンブラックのような導電性粉末を混合し、これにさら
にポリテトラフルオロエチレンのような結着剤粉末を所
要に応じて加え、この混合物を金属容器にいれる方法、
あるいは、前述の混合物をステンレスなどの支持体に圧
着成形する方法、あるいは、前述の混合物を有機溶剤等
の溶媒中に分散してスラリー状にして金属基板上に塗布
する方法等がある。
合は、リチウム金属をシート状にして、そのシートをニ
ッケル、ステンレス等の導電体網に圧着して負極として
形成される。また、負極活物質としては、リチウム以外
にリチウム合金やリチウム化合物、その他ナトリウム、
カリウム、マグネシウム等従来公知のアルカリ金属、及
びそれらのアルカリ金属合金、アルカリ金属イオンを吸
蔵、放出可能な炭素材料等を使用できる。
ン、2−メチルテトラヒドロフラン、エチレンカーボネ
ート、メチルホルメート、ジメチルスルホキシド、プロ
ピレンカーボネート、アセトニトリル、ブチロラクト
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、スルホラン、エチルメチルカーボ
ネート等に、アルカリ金属イオンを含むルイス酸を溶解
した非水電解質溶媒、あるいは固体電解質等が使用でき
る。
料等の他の要素についても従来公知の各種材料が使用で
き、特に制限はない。
体的に説明するが、本発明はこれらによりなんら制限さ
れるものではない。なお、実施例において電池の作成及
び測定はアルゴン雰囲気下のドライボックス内で行っ
た。
コイン型電池の断面図であり、図中1は封口板、2はガ
スケット、3は正極ケース、4は負極、5はセパレー
タ、6は正極合剤ペレットを示す。
3とホウ酸B2O3を次式の反応式にのっとって、3:
1の組成比で秤量混合の上、大気中、700℃で6時間
焼成後、さらに900℃で2日間焼成後、急冷して得た
Fe3BO6を用いた。
3BO6
示す。そのX線回折パターンは、まさしく空間群Pnm
aのFe3BO6(JCPDS#18−0636)であ
ると同定された。
セチレンブラック)、結着剤(ポリテトラフルオロエチ
レン)と共に混合の上、ロール成形し、正極合剤ペレッ
ト6(厚さ0.5mm、直径15mm)とした。
ウムの負極4を加圧配置したものをポリプロピレン製ガ
スケット2の凹部に挿入し、負極4の上にポリプロピレ
ン製で微孔性のセパレータ5、正極合剤ペレット6をこ
の順序に配置し、電解液として、エチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネートの体積比1:2の混合溶媒に
LiPF6を溶解させた1規定溶液を適量注入して含浸
させた後に、ステンレス製の正極ケース3を被せてかし
めることにより、厚さ2mm、直径23mmのコイン型
リチウム電池を作製した。
て、0.5mA/cm2の電流密度での1.2V−2.
5V間電圧規制充放電サイクル試験の2サイクル目の充
放電曲線を図3に示す。その放電曲線は平坦で、しかも
その平均放電電圧は、約1.5Vであるため、従来の水
溶液系2次電池であるニッカド電池やニッケル水素電
池、あるいは乾電池と電圧互換性を有する低コストの電
極材料であることがわかる。
チウム電池を用い、FexTi 3−x BO6、あるいは
MnxFe 3−x BO6、TixMn 3−x BO6の
0.5mA/cm2の電流密度での可逆容量を表1に示
す。本発明により、これらの錯体はFe3BO6と同様
に、大容量を示す電極材料であることが分かった。
低コストの実用性の高い大容量非水電解質二次電池を構
成することができ、様々な分野に利用できるという利点
を有する。
を示す断面図。
折図形。
V一2.5V電圧規制試験時の充放電曲線を示す特性
図。
Claims (4)
- 【請求項1】 一般式、M3BO6(M:遷移金属)で
与えられる遷移金属ホウ酸錯体でなる正極活物質におい
て、MとしてFe,Mn,Tiを少なくとも一種類を含
んで構成される非水電解質二次電池用電極活物質。 - 【請求項2】 一般式、M3BO6(M:遷移金属)で
与えられる遷移金属ホウ酸錯体でなる電極活物質であっ
て、MとしてFe,Mn,Tiを少なくとも一種類を含
んで構成される遷移金属ホウ酸錯体でなる電極活物質を
正極活物質として含んで構成されることを特徴とするア
ルカリ金属非水電解質二次電池。 - 【請求項3】 請求項2に記載の電極活物質を正極と
し、アルカリ金属を含んで構成される物質を負極とし、
電解質として非水溶媒を含んで構成されることを特徴と
するアルカリ金属非水電解質二次電池。 - 【請求項4】 請求項3に記載のアルカリ金属がリチウ
ムであることを特徴とするアルカリ金属非水電解質二次
電池。
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JP03305997A JP3424725B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 非水電解質二次電池用電極活物質およびアルカリ金属非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03305997A JP3424725B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 非水電解質二次電池用電極活物質およびアルカリ金属非水電解質二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10223225A JPH10223225A (ja) | 1998-08-21 |
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Family Applications (1)
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JP03305997A Expired - Fee Related JP3424725B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | 非水電解質二次電池用電極活物質およびアルカリ金属非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
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