JP5765705B2 - Composite metal oxide, positive electrode active material for sodium secondary battery, positive electrode for sodium secondary battery, and sodium secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、複合金属酸化物、ナトリウム二次電池用正極活物質、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。   The present invention relates to a composite metal oxide, a positive electrode active material for a sodium secondary battery, a positive electrode for a sodium secondary battery, and a sodium secondary battery.

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。   Lithium secondary batteries are high energy density secondary batteries and have already been put into practical use as small power sources for mobile phones, notebook computers and the like. In addition, since lithium secondary batteries can be used as large-scale power sources such as power sources for automobiles such as electric vehicles and hybrid vehicles, and power sources for distributed power storage, the demand is increasing.

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。   However, since a rare metal element such as lithium is used in the lithium secondary battery, there is a concern about the unstable supply of the rare metal element when the demand for the lithium secondary battery increases.

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。   In order to solve the above supply concern problem, research on sodium secondary batteries is underway. As the positive electrode active material of the sodium secondary battery, not only expensive lithium but also abundant and inexpensive sodium is used. Therefore, if the sodium secondary battery can be put into practical use, the problem of supply instability can be solved.

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、Mn、Feの複合金属酸化物が使用されている(特許文献1〜3)。特許文献1〜3に記載の複合金属酸化物は、Li、Co、Ni等の稀少金属元素を含まないため、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。   By the way, as a positive electrode active material for a sodium secondary battery, a composite metal oxide of Na, Mn, and Fe is used (Patent Documents 1 to 3). Since the composite metal oxides described in Patent Documents 1 to 3 do not contain rare metal elements such as Li, Co, and Ni, they contribute to a reduction in production costs of sodium secondary batteries and increase demand for sodium secondary batteries. Can also respond.

特開2009−135092号公報JP 2009-135092 A 特開2009−209037号公報JP 2009-209037 A 特開2010−080424号公報JP 2010-080424 A

特許文献1〜3に開示され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、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充分とはいえない。そこで、Co、Ni等の稀少金属元素を使用せずに、高い放電容量を安定して示すナトリウム二次電池が求められる。   The performance of the sodium secondary battery using the positive electrode active material composed of the composite metal oxide disclosed in Patent Documents 1 to 3 is sufficient as compared with the performance of the lithium secondary battery currently in practical use. I can't say that. Therefore, there is a need for a sodium secondary battery that stably exhibits high discharge capacity without using rare metal elements such as Co and Ni.

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、Co、Ni等の稀少金属元素を使用せずに、高い放電容量を安定して示すナトリウム二次電池を実現するための複合金属酸化物、当該複合金属酸化物の製造方法、当該複合金属酸化物により構成される正極活物質、当該正極活物質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。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a sodium secondary battery that stably exhibits a high discharge capacity without using rare metal elements such as Co and Ni. Provided is a composite metal oxide, a method for producing the composite metal oxide, a positive electrode active material composed of the composite metal oxide, a positive electrode produced using the positive electrode active material, and a sodium secondary battery including the positive electrode There is to do.

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、下記式(I)で表され、P2構造を有する酸化物から構成される複合金属酸化物を用いれば、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 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, the present inventors have found that the above problems can be solved by using a composite metal oxide represented by the following formula (I) and composed of an oxide having a P2 structure, and has completed the present invention. More specifically, the present invention provides the following .

(1)複合金属酸化物から構成される正極活物質を有する正極と、ナトリウムイオンを吸蔵及び脱離することができる負極と、電解質とを備えたナトリウム二次電池であって、前記複合金属酸化物は、下記式(I)で表され、かつ、P2構造を有する酸化物から構成される、ナトリウム二次電池(ただし、下記式(II)で表されるアニオンを含む電解質は除く。)。
NaFeMn1−y・・・(I)
(式(I)中のxは1未満であり、yは1/3以上2/3未満である。)

Figure 0005765705
(式(II)式中のR1及びR2は、同一又は異なり、夫々フルオロ基又はフルオロアルキル基である) (1) A sodium secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material composed of a composite metal oxide, a negative electrode capable of inserting and extracting sodium ions, and an electrolyte, wherein the composite metal oxidation The product is a sodium secondary battery represented by the following formula (I) and composed of an oxide having a P2 structure (excluding an electrolyte containing an anion represented by the following formula (II)).
Na x Fe y Mn 1-y O 2 (I)
(X in the formula (I) is less than 1, and y is 1/3 or more and less than 2/3.)
Figure 0005765705
(R1 and R2 in the formula (II) are the same or different and are each a fluoro group or a fluoroalkyl group)

本発明の複合金属酸化物を、ナトリウム二次電池用正極活物質として使用すれば、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。具体的には、本発明の複合金属酸化物を用いたナトリウム二次電池用正極活物質は、Co、Ni等の稀少金属元素を含まないことに加え、上記正極活物質を備えるナトリウム二次電池は充放電を繰り返しても高い放電容量を安定して示す。   When the composite metal oxide of the present invention is used as a positive electrode active material for a sodium secondary battery, the battery performance of the sodium secondary battery can be improved as compared with the performance of a conventional sodium secondary battery. Specifically, the positive electrode active material for a sodium secondary battery using the composite metal oxide of the present invention does not contain a rare metal element such as Co and Ni, and also includes the above-described positive electrode active material. Shows a stable high discharge capacity even after repeated charge and discharge.

実施例1及び2、並びに参考例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。It is a figure which shows the result of the powder X-ray-diffraction measurement of the composite metal oxide used in Examples 1 and 2 and Reference Example 1 . 実施例1のナトリウム二次電池について、サイクル数と放電容量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between cycle number and discharge capacity about the sodium secondary battery of Example 1. FIG. 実施例2のナトリウム二次電池について、サイクル数と放電容量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between cycle number and discharge capacity about the sodium secondary battery of Example 2. FIG. 参考例1のナトリウム二次電池について、サイクル数と放電容量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between cycle number and discharge capacity about the sodium secondary battery of the reference example 1. FIG.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

<複合金属酸化物>
本発明の複合金属酸化物は、下記式(I)で表される組成を有し、P2構造を有する酸化物から構成される。このような複合金属酸化物をナトリウム二次電池用正極活物質として用いることで、Co、Ni等の稀少金属元素を含まなくてもナトリウム二次電池の電池性能が向上する。特にyが1/4以上2/3未満の場合に、電池性能の向上が顕著に現れる。さらに好ましいyの範囲は、1/5以上2/3未満である。
NaFeMn1−y・・・(I)
(式(I)中のxは1未満であり、yは1/3以上2/3未満である。)
<Composite metal oxide>
The composite metal oxide of the present invention has a composition represented by the following formula (I) and is composed of an oxide having a P2 structure. By using such a composite metal oxide as a positive electrode active material for a sodium secondary battery, the battery performance of the sodium secondary battery can be improved without containing rare metal elements such as Co and Ni. In particular, when y is ¼ or more and less than 2/3, the battery performance is significantly improved. A more preferable range of y is 1/5 or more and less than 2/3.
Na x Fe y Mn 1-y O 2 (I)
(X in the formula (I) is less than 1, and y is 1/3 or more and less than 2/3.)

複合金属酸化物が、P2構造になりやすいx及びyの範囲は、それぞれ、2/3≦x≦9/10、0.33≦y≦0.60である。また、積層様式は基本的には規則的なP2型であり、3%以上の明確な積層欠陥を有さないことを特徴とする。   The ranges of x and y at which the composite metal oxide tends to have a P2 structure are 2/3 ≦ x ≦ 9/10 and 0.33 ≦ y ≦ 0.60, respectively. Further, the lamination mode is basically a regular P2 type and is characterized by having no clear lamination defects of 3% or more.

ここで、x、yの値は、原料の使用量、製造条件等を調整することで調整することができる。詳細は後述する。   Here, the values of x and y can be adjusted by adjusting the amount of raw material used, manufacturing conditions, and the like. Details will be described later.

複合金属酸化物がP2構造を有する酸化物であるか否かは、X線回析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。   Whether or not the composite metal oxide is an oxide having a P2 structure can be confirmed by X-ray diffraction. Specifically, it can confirm by the method as described in an Example.

本発明の複合金属酸化物は、P2構造を有する酸化物から構成されるが、本発明の効果を害さない限り他の成分が含まれていてもよい。   The composite metal oxide of the present invention is composed of an oxide having a P2 structure, but may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.

<複合金属酸化物の製造方法>
本発明の複合金属酸化物は、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。
<Method for producing composite metal oxide>
The composite metal oxide of the present invention can be produced by firing a mixture of metal-containing compounds as described below.

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できる。   Specifically, the metal-containing compound containing the corresponding metal element can be produced by weighing and mixing so as to have a predetermined composition, and then firing the resulting mixture.

例えば、Na:Fe:Mn=2/3:1/2:1/2で表される金属元素比を有する複合金属酸化物は、炭酸ナトリウムと、酸化鉄と、酸化マンガンの各原料を、Na:Fe:Mnのモル比が2/3:1/2:1/2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。   For example, a composite metal oxide having a metal element ratio represented by Na: Fe: Mn = 2/3: 1/2: 1/2 is obtained by using sodium carbonate, iron oxide, and manganese oxide as raw materials. : Fe: Mn can be produced by weighing them so that the molar ratio is 2/3: 1/2: 1/2, mixing them, and firing the resulting mixture.

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、ならびに高温で分解及び/又は酸化したときに酸化物になり得る化合物、例えば水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、シュウ酸塩を用いることができる。ナトリウム化合物としてはNaCO、NaHCO、Naが好ましく、取り扱い性の観点で、より好ましくはNaCOである。マンガン化合物としてはMnOが好ましく、鉄化合物としてはFe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。 Metal-containing compounds that can be used to produce composite metal oxides include oxides and compounds that can become oxides when decomposed and / or oxidized at high temperatures, such as hydroxides, carbonates, nitrates, Sulfates, halides, and oxalates can be used. As the sodium compound, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , and Na 2 O 2 are preferable, and Na 2 CO 3 is more preferable from the viewpoint of handleability. The manganese compound is preferably MnO 2 and the iron compound is preferably Fe 3 O 4 . These metal-containing compounds may be hydrates.

原料である金属含有化合物に、フッ化物、塩化物等のハロゲン化物を適量添加することによって、生成する複合金属酸化物の結晶性、複合金属酸化物を構成する粒子の平均粒径を制御することができる。この場合、ハロゲン化物は、反応促進剤(フラックス)としての役割を果たす場合もある。フラックスとしては、例えばNaF、MnF、FeF、NiF、CoF、NaCl、MnCl、FeCl、FeCl、NiCl、CoCl、NaCO、NaHCO、NHCl、NHI、B、HBO等を挙げることができる。また、これらのフラックスは、水和物であってもよい。 Controlling the crystallinity of the resulting composite metal oxide and the average particle size of the particles constituting the composite metal oxide by adding an appropriate amount of fluoride, chloride, or other halide to the metal-containing compound that is the raw material Can do. In this case, the halide may play a role as a reaction accelerator (flux). Examples of the flux include NaF, MnF 3 , FeF 2 , NiF 2 , CoF 2 , NaCl, MnCl 2 , FeCl 2 , FeCl 3 , NiCl 2 , CoCl 2 , Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , NH 4 Cl, NH 4. I, B 2 O 3, H 3 BO 3 and the like. These fluxes may be hydrates.

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。このときの混合は、乾式混合、湿式混合のいずれによってもよい。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。   For the mixing of the metal-containing compound, an apparatus usually used industrially, such as a ball mill, a V-type mixer, or a stirrer, can be used. The mixing at this time may be either dry mixing or wet mixing. Further, a mixture of metal-containing compounds having a predetermined composition may be obtained by a crystallization method.

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800〜1000℃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800度以上であれば、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1000℃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2時間以上であれば単一粒子で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時間未満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。   The composite metal oxide can be obtained by firing the mixture of metal-containing compounds obtained as described above. Although it does not specifically limit about baking conditions, It is preferable to set a baking temperature in the range of 800-1000 degreeC, and baking time in the range of 2-24 hours. If the firing temperature is 800 ° C. or higher, it is preferable for suppressing excessive stacking faults, and if the firing temperature is 1000 ° C. or lower, it is preferable for reducing the primary particle size. In addition, if the firing time is 2 hours or more, it is preferable for obtaining a uniform chemical composition with a single particle, and if the firing time is less than 24 hours, crystal growth is performed while maintaining stacking faults at a low temperature. Is also preferable because it becomes possible.

焼成条件によってはP2構造以外の構造を有する酸化物が複合金属酸化物に含まれる場合もある。P2構造以外の構造を有する酸化物が複合金属酸化物に含まれると、本発明の複合金属酸化物を用いて製造したナトリウム二次電池の電池性能が低下する可能性がある。このため、P2構造以外の構造を有する酸化物の含有量は低いほど好ましい。P2構造以外の構造を有する酸化物の含有量を抑えるためには、焼成温度を850〜1000℃の範囲、焼成時間を6〜24時間の範囲に調整することが好ましい。   Depending on the firing conditions, an oxide having a structure other than the P2 structure may be included in the composite metal oxide. When an oxide having a structure other than the P2 structure is included in the composite metal oxide, the battery performance of the sodium secondary battery manufactured using the composite metal oxide of the present invention may be deteriorated. For this reason, the lower the content of the oxide having a structure other than the P2 structure, the better. In order to suppress the content of the oxide having a structure other than the P2 structure, it is preferable to adjust the firing temperature in the range of 850 to 1000 ° C. and the firing time in the range of 6 to 24 hours.

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。   Examples of the atmosphere during firing include an inert atmosphere such as nitrogen and argon; an oxidizing atmosphere such as air, oxygen, oxygen-containing nitrogen, and oxygen-containing argon; and hydrogen-containing nitrogen containing 0.1 to 10% by volume of hydrogen Any reducing atmosphere such as hydrogen-containing argon containing 0.1 to 10% by volume of hydrogen may be used. In order to fire in a strong reducing atmosphere, an appropriate amount of carbon may be contained in a mixture of metal-containing compounds and fired. As atmosphere at the time of baking, oxidizing atmospheres, such as air, are preferable.

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、400〜1600℃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。   When a compound that can be decomposed and / or oxidized at a high temperature, such as a hydroxide, carbonate, nitrate, sulfate, halide, or oxalate, is used as a raw material metal-containing compound, before performing the above firing, The metal-containing compound may be calcined in a temperature range of 400 to 1600 ° C. to form an oxide or crystal water may be removed. The atmosphere in which the calcination is performed may be an inert gas atmosphere, an oxidizing atmosphere, or a reducing atmosphere. Moreover, you may grind | pulverize and use the calcined material after calcining.

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、洗浄、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Si、Al、Ti、Y等を含有する無機物質で被覆する等の表面処理をしてもよい。また、複合金属酸化物は、その結晶構造がトンネル構造でないものが好ましい。   In addition, it may be preferable to adjust the particle size by optionally subjecting the composite metal oxide obtained as described above to pulverization, washing, classification and the like using a ball mill, a jet mill or the like. Moreover, you may perform baking twice or more. Further, a surface treatment such as coating the particle surface of the composite metal oxide with an inorganic substance containing Si, Al, Ti, Y or the like may be performed. The composite metal oxide preferably has a crystal structure that is not a tunnel structure.

<ナトリウム二次電池>
本発明のナトリウム二次電池は、上記複合金属酸化物から構成される正極活物質を有する正極と、ナトリウムイオンを吸蔵及び脱離することができる負極と、電解質とを備える。
<Sodium secondary battery>
The sodium secondary battery of this invention is equipped with the positive electrode which has the positive electrode active material comprised from the said composite metal oxide, the negative electrode which can occlude and desorb a sodium ion, and an electrolyte.

[正極]
正極は集電体と、その集電体の表面に形成された正極活物質層とを有し、正極活物質層は、正極活物質、導電材、結着剤を有する。
[Positive electrode]
The positive electrode has a current collector and a positive electrode active material layer formed on the surface of the current collector, and the positive electrode active material layer has a positive electrode active material, a conductive material, and a binder.

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。   Although content of the positive electrode active material in a positive electrode active material layer is not specifically limited, It is preferable that it is 80-95 mass%.

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、5〜10質量%であることが好ましい。   Examples of the conductive material that can be used in the present invention include carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, and carbon black. Although content of the electrically conductive material in a positive electrode active material layer is not specifically limited, It is preferable that it is 5-10 mass%.

本発明に使用可能な結着剤としては、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、ニトロセルロース等の多糖類及びその誘導体等が挙げられる。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。正極活物質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。   Examples of the binder usable in the present invention include polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes referred to as PVDF), polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as PTFE), tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. -Vinylidene fluoride copolymers, propylene hexafluoride / vinylidene fluoride copolymers, ethylene tetrafluoride / perfluorovinyl ether copolymers and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Other examples of the binder include, for example, polysaccharides such as starch, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose, nitrocellulose, and derivatives thereof. Examples of usable binders include inorganic fine particles such as colloidal silica. Although content of the binder in a positive electrode active material is not specifically limited, It is preferable that it is 5-10 mass%.

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。   Examples of the current collector that can be used in the present invention include foil, mesh, expanded grid (expanded metal), punched metal, and the like using a conductive material such as nickel, aluminum, and stainless steel (SUS). The mesh opening, wire diameter, number of meshes and the like are not particularly limited, and conventionally known ones can be used. The general thickness of the current collector is 5 to 30 μm. However, a current collector having a thickness outside this range may be used.

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。   The size of the current collector is determined according to the intended use of the battery. If a large electrode used for a large battery is manufactured, a current collector having a large area is used. If a small electrode is produced, a current collector with a small area is used.

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有機溶媒とを混合させて正極活物質スラリーを調製する。ここで、使用可能な有機溶媒としては、N,N−ジメチルアミノプロピリアミン、ジエチルトリアミン等のアミン系;エチレンオキシド、テトラヒドロフラン等のエーテル系;メチルエチルケトン等のケトン系;酢酸メチル等のエステル系;ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。   As a method for producing the positive electrode, first, a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and an organic solvent are mixed to prepare a positive electrode active material slurry. Here, usable organic solvents include amines such as N, N-dimethylaminopropylamine and diethyltriamine; ethers such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate; dimethyl Examples include aprotic polar solvents such as acetamide and N-methyl-2-pyrrolidone.

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。   Next, the positive electrode active material slurry is applied onto the positive electrode current collector, and dried and pressed to fix it. Here, examples of the method for coating the positive electrode active material slurry on the positive electrode current collector include a slit die coating method, a screen coating method, a curtain coating method, a knife coating method, a gravure coating method, and an electrostatic spray method. be able to.

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。   As a method for forming the positive electrode active material layer on the positive electrode current collector, in addition to the above method, a mixture of the positive electrode active material, the conductive material, and the binder is placed on the positive electrode current collector and pressed. A molding method may be used.

[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とを有し、負極活物質層は負極活物質及び結着剤を有する。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。
[Negative electrode]
The negative electrode has a current collector and a negative electrode active material layer formed on the surface of the current collector, and the negative electrode active material layer has a negative electrode active material and a binder. Further, as the negative electrode, a negative electrode mixture containing a negative electrode active material supported on a negative electrode current collector, or an electrode capable of occluding and desorbing sodium ions such as sodium metal or sodium alloy can be used.

負極活物質としては、ナトリウムイオンを吸蔵・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。   Carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, coke, hard carbon, carbon black, pyrolytic carbon, carbon fiber, and organic polymer compound fired body capable of absorbing and desorbing sodium ions as the negative electrode active material Is mentioned. The shape of the carbon material may be any of a flake shape such as natural graphite, a spherical shape such as mesocarbon microbeads, a fibrous shape such as graphitized carbon fiber, or an aggregate of fine powder. Here, the carbon material may play a role as a conductive material.

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。   As described above, the negative electrode active material in the present invention is not limited to a specific material, but it is preferable to use hard carbon. By using hard carbon as the negative electrode active material, it is possible to suppress a decrease in battery performance caused by the negative electrode active material.

ハードカーボンは、2000℃以上の高温で熱処理してもほとん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。   Hard carbon is a carbon material whose stacking order hardly changes even when heat-treated at a high temperature of 2000 ° C. or higher, and is also called non-graphitizable carbon. As hard carbon, carbon fiber obtained by carbonizing an infusible yarn, which is an intermediate product in the production process of carbon fiber, at about 1000 to 1400 ° C., an organic compound is air oxidized at about 150 to 300 ° C., and then about 1000 to 1400 ° C. Examples of the carbon material carbonized in FIG. The method for producing hard carbon is not particularly limited, and hard carbon produced by a conventionally known method can be used.

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。   There are no particular restrictions on the average particle size, true density, and (002) plane spacing of the hard carbon, and it can be carried out by selecting preferred ones as appropriate.

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質量%であることが好ましい。   Although content of the negative electrode active material in a negative electrode active material layer is not specifically limited, It is preferable that it is 80-95 mass%.

結着剤としては、正極に使用可能なものと同様のものが使用可能であるため、これらについては説明を省略する。集電体としては、ニッケル、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。   As the binder, the same binders that can be used for the positive electrode can be used, and thus the description thereof will be omitted. As the current collector, a conductive material such as nickel, copper, and stainless steel (SUS) is used. The current collector is composed of a foil, a mesh, an expanded grid (expanded metal), a punched metal, and the like, like the current collector for the positive electrode.

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。   As a method for forming the negative electrode active material layer on the current collector, a method similar to the method for forming the positive electrode active material layer on the current collector can be employed.

[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、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。
[Electrolytes]
The electrolyte is not particularly limited, and either a general electrolytic solution or a solid electrolyte can be used. Examples of the electrolyte include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, isopropyl methyl carbonate, vinylene carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, 1,2-di ( Carbonates such as methoxycarbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyl Ethers such as tetrahydrofuran; esters such as methyl formate, methyl acetate and γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; N, N-dimethylformamide, N, N Amides such as dimethylacetamide; carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide and 1,3-propane sultone; or a fluorine substituent further introduced into the above organic solvent Things can be used. Usually, two or more of these are mixed and used as the organic solvent.

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、ナトリウムイオン二次電池は、優れた充放電効率及び充放電特性を持つ。   Among the above electrolytic solutions, it is preferable to employ a non-aqueous solvent consisting essentially of a saturated cyclic carbonate (excluding the sole use of ethylene carbonate) or a mixed solvent of a saturated cyclic carbonate and a chain carbonate. In particular, when any one of these non-aqueous solvents is employed and hard carbon is employed as the negative electrode active material, the sodium ion secondary battery has excellent charge / discharge efficiency and charge / discharge characteristics.

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イオン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。   Here, “substantially” means a non-aqueous solvent composed only of a saturated cyclic carbonate (excluding the single use of ethylene carbonate), a non-aqueous solvent composed of a mixed solvent of a saturated cyclic carbonate and a chain carbonate. In the range which does not affect the performance of the sodium ion secondary battery such as the charge / discharge characteristics, it means that the solvent includes the solvent contained in the non-aqueous solvent used in the present invention.

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。   Among the saturated cyclic carbonates, use of propylene carbonate is preferable. Of the mixed solvents, it is preferable to use a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate or a mixed solvent of ethylene carbonate and propylene carbonate.

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。   As an electrolyte, an electrolyte salt that can be used when an electrolytic solution is employed is not particularly limited, and an electrolyte salt that is generally used for sodium secondary batteries can be used.

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、NaClO、NaPF、NaBF、CFSONa、NaAsF、NaB(C、CHSONa、CFSONa、NaN(SOCF、NaN(SO、NaC(SOCF、NaN(SOCF等を挙げることができる。なお、上記電解質塩のうち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。 Examples of the electrolyte salt generally used for sodium secondary batteries include NaClO 4 , NaPF 6 , NaBF 4 , CF 3 SO 3 Na, NaAsF 6 , NaB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Na, CF 3 SO 3 Na, NaN ( SO 2 CF 3) 2, NaN (SO 2 C 2 F 5) 2, NaC (SO 2 CF 3) 3, NaN (SO 3 CF 3) may be mentioned 2. In addition, you may use 1 type in the said electrolyte salt, and may use it in combination of 2 or more type.

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。   The concentration of the electrolyte salt in the electrolytic solution is not particularly limited, but the concentration of the electrolyte salt is preferably 3 to 0.1 mol / l, more preferably 1.5 to 0.5 mol / l. preferable.

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、NaS−SiS、NaS−GeS、NaTi(PO、NaFe(PO、Na(SO、Fe(SO(PO)、Fe(MoO等の無機系固体電解質を用いてもよい。 As the solid electrolyte, for example, an organic solid electrolyte such as a polyethylene oxide polymer compound, a polymer compound containing at least one of a polyorganosiloxane chain or a polyoxyalkylene chain can be used. Moreover, what is called a gel type which hold | maintained the nonaqueous electrolyte solution in the high molecular compound can also be used. Further, Na 2 S-SiS 2, Na 2 S-GeS 2, NaTi 2 (PO 4) 3, NaFe 2 (PO 4) 3, Na 2 (SO 4) 3, Fe 2 (SO 4) 2 (PO 4 ), Fe 2 (MoO 4 ) 3 or other inorganic solid electrolytes may be used.

[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、巻回型(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、ナトリウムイオン二次電池内の電気的な接続形態(電極構造)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。
[Structure of sodium secondary battery]
The structure of the sodium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and when distinguished by the form and structure, any conventionally known structure such as a stacked (flat) battery or a wound (cylindrical) battery can be used. It can also be applied to form and structure. Moreover, when viewed in terms of electrical connection form (electrode structure) in the sodium ion secondary battery, it can be applied to both (internal parallel connection type) batteries and bipolar (internal series connection type) batteries. .

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。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to the Example shown below at all.

<実施例1>
過酸化ナトリウム(Na:和光純薬工業株式会社製:純度99.8%)、酸化マンガン(III)(Mn:株式会社高純度化学研究所製:純度99.9%)、及び酸化鉄(III)(Fe:株式会社高純度化学研究所製:純度99%)を、Na:Mn:Feのモル比が5/6:1/2:1/2となるように秤量し、メノウ乳鉢で30分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、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて空気雰囲気において900℃で12時間の条件で焼成することによって、実施例1の複合金属酸化物(Na5/6Fe1/2Mn1/2)を得た。
<Example 1>
Sodium peroxide (Na 2 O 2 : manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: purity 99.8%), manganese (III) oxide (Mn 2 O 3 : manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd .: purity 99.9%) , And iron (III) oxide (Fe 2 O 3 : manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd .: purity 99%), the molar ratio of Na: Mn: Fe is 5/6: 1/2: 1/2. And weighed for 30 minutes in an agate mortar to obtain a mixture of metal-containing compounds. The obtained mixture was filled in an alumina boat and fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere using an electric furnace, whereby the composite metal oxide of Example 1 (Na 5/6 Fe 1/2 Mn 1/2 O 2 ) was obtained.

複合金属酸化物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ポリビリニデンフルオライドを、正極活物質:導電材:結着剤=80:10:10(質量比)の組成となるようにそれぞれ秤量した。その後、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、N−メチルピロリドン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、集電体である厚さ20μmのアルミ箔上に、アプリケータを用いて80μmの厚さで塗布し、これを乾燥機に入れ、N−メチルピロリドンを除去させながら、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に打ち抜いた後、ハンドプレスにて十分に圧着し、正極を得た。   A positive electrode active material composed of a composite metal oxide, acetylene black as a conductive material, and polybilinidene fluoride as a binder, positive electrode active material: conductive material: binder = 80: 10: 10 (mass ratio) ) To obtain the composition of Then, first, the positive electrode active material and the conductive material were sufficiently mixed in an agate mortar, and N-methylpyrrolidone was added to the mixture, and the mixture was then mixed uniformly to make a slurry. Next, the obtained positive electrode active material slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm, which is a current collector, with a thickness of 80 μm using an applicator, and this was put into a dryer, and N-methylpyrrolidone was added. While being removed, the electrode sheet was obtained by sufficiently drying. This electrode sheet was punched out to a diameter of 1.0 cm with an electrode punching machine, and then sufficiently pressed with a hand press to obtain a positive electrode.

負極活物質である平均粒子径約10μmのハードカーボン(「カーボトロンP」、株式会社クレハ製)90質量%、結着剤であるポリフッ化ビニリデン10質量%からなる固形分に対し、溶媒であるNMP(N−メチルピロリドン)を適量添加して、負極活物質スラリーを調製した。一方、負極用の集電体として、ニッケルメッシュを準備した。準備した集電体の一方の表面に、上記で調製した負極活物質スラリーをドクターブレード法により塗布し、塗膜を形成させた。次いでこの塗膜を80℃中で真空乾燥させることによって負極を得た。   NMP, which is a solvent, with respect to a solid content of 90% by mass of hard carbon (“Carbotron P”, manufactured by Kureha Co., Ltd.) having an average particle size of about 10 μm as a negative electrode active material and 10% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder An appropriate amount of (N-methylpyrrolidone) was added to prepare a negative electrode active material slurry. On the other hand, a nickel mesh was prepared as a current collector for the negative electrode. The negative electrode active material slurry prepared above was applied to one surface of the prepared current collector by the doctor blade method to form a coating film. Next, this coating film was vacuum dried at 80 ° C. to obtain a negative electrode.

作用極に上記のハードカーボンを用いて作製した負極を、対極に複合金属酸化物を用いて作製した正極を使用して、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(NaClO)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。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。 A coin-type sodium secondary battery was produced using a negative electrode produced using the above hard carbon as the working electrode and a positive electrode produced using the composite metal oxide as the counter electrode. As the electrolytic solution, a 1M electrolyte salt (NaClO 4 ) dissolved in a non-aqueous solvent (propylene carbonate) was used. The sodium secondary battery was produced in a glove box filled with argon.

<実施例2>
複合金属酸化物の製造において、Na:Mn:Feのモル比を86:45:55に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2の複合金属酸化物(Na0.86Fe0.55Mn0.45)を製造した。そして、実施例2の複合金属酸化物を用いて作製した正極を対極に使用した以外は、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。
<Example 2>
In the production of the composite metal oxide, the composite metal oxide of Example 2 (Na 0.86 was used) in the same manner as in Example 1 except that the molar ratio of Na: Mn: Fe was changed to 86:45:55. Fe 0.55 Mn 0.45 O 2 ) was produced. And the coin type | mold sodium secondary battery of Example 2 was produced by the method similar to Example 1 except having used the positive electrode produced using the composite metal oxide of Example 2 for a counter electrode.

参考例1
複合金属酸化物の製造において、Na:Mn:Feのモル比を1:1/3:2/3に変更した以外は実施例1と同様の方法で参考例1の複合金属酸化物(NaFe1/3Mn2/3)を製造した。そして、参考例1の複合金属酸化物を用いて作製した正極を対極に使用した以外は、実施例1と同様の方法で、参考例1のコイン型ナトリウム二次電池を作製した。
< Reference Example 1 >
In the production of the composite metal oxide, the composite metal oxide of Reference Example 1 (Na 1) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the molar ratio of Na: Mn: Fe was changed to 1: 1/3: 2/3. Fe 1/3 Mn 2/3 O 2 ) was produced. And the coin type | mold sodium secondary battery of the reference example 1 was produced by the method similar to Example 1 except having used the positive electrode produced using the composite metal oxide of the reference example 1 for a counter electrode.

<評価1>
実施例及び参考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。実施例1の測定結果を図1(a)に、実施例2の測定結果を図1(b)に、参考例1の測定結果を図1(c)に示した。
X線:CuKα
電圧−電流:30kV−20mA
測定角度範囲:2θ=10〜70°
ステップ:0.01°
スキャンスピード:1°/分
<Evaluation 1>
Powder X-ray diffraction measurement was performed on the composite metal oxides of Examples and Reference Examples . The measurement was performed under the following conditions using a Rigaku powder X-ray diffraction measurement device MultiFlex. The measurement result of Example 1 is shown in FIG. 1 (a), the measurement result of Example 2 is shown in FIG. 1 (b), and the measurement result of Reference Example 1 is shown in FIG. 1 (c).
X-ray: CuKα
Voltage-current: 30kV-20mA
Measurement angle range: 2θ = 10 to 70 °
Step: 0.01 °
Scan speed: 1 ° / min

図1(a)〜(c)から48付近のピークの幅が0.3度程度であることが確認できる。これにより、実施例及び参考例の複合金属酸化物は、P2構造を有する酸化物であることが確認された。 It can be confirmed from FIGS. 1A to 1C that the width of the peak near 48 is about 0.3 degrees. Thereby, it was confirmed that the composite metal oxide of an Example and a reference example is an oxide which has P2 structure.

<評価2>
実施例1のナトリウム二次電池の充放電評価を行った。各電極に対して電流密度が12mA/gの電流になるように設定し、4.3V(充電電圧)まで定電流充電を行った。充電後、各電極に対して電流密度が12mA/gの電流になるように設定し、1.5V(放電電圧)まで定電流放電を行った。この充放電を30サイクル行い、1サイクル目から12サイクル目までのサイクル数と放電容量との関係を図2に示した。なお、評価1の充放電は、温度25℃の条件下で行った。
<Evaluation 2>
The charge / discharge evaluation of the sodium secondary battery of Example 1 was performed. The current density was set to 12 mA / g for each electrode, and constant current charging was performed up to 4.3 V (charging voltage). After charging, the current density was set to 12 mA / g for each electrode, and constant current discharge was performed up to 1.5 V (discharge voltage). This charge / discharge cycle was performed 30 times, and the relationship between the number of cycles from the first cycle to the 12th cycle and the discharge capacity is shown in FIG. The charge / discharge of evaluation 1 was performed under the condition of a temperature of 25 ° C.

図2の結果から明らかなように、実施例1のナトリウム二次電池は、条件によっては、数サイクル充放電しても、およそ200mAh/gを超える高い放電容量(容量)を示すことが確認された。また、充放電を繰り返すと放電容量が200mAh/gを若干下回ることがあるものの、高い放電容量を安定して示すことが確認された。   As is clear from the results of FIG. 2, it was confirmed that the sodium secondary battery of Example 1 exhibited a high discharge capacity (capacity) exceeding about 200 mAh / g even after several cycles of charge / discharge depending on conditions. It was. In addition, it was confirmed that when the charge and discharge are repeated, the discharge capacity may be slightly lower than 200 mAh / g, but a high discharge capacity is stably exhibited.

<評価2>
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。1サイクル目から10サイクル目までのサイクル数と放電容量との関係を図3に示した。
<Evaluation 2>
The charge / discharge evaluation of the sodium secondary battery of Example 2 was performed in the same manner as the charge / discharge evaluation of the sodium secondary battery of Example 1. FIG. 3 shows the relationship between the number of cycles from the first cycle to the 10th cycle and the discharge capacity.

図3に示す通り、実施例2のナトリウム二次電池は、条件によっては、数サイクル充放電しても、およそ150mAh/gを超える高い放電容量(容量)を示すことが確認された。   As shown in FIG. 3, it was confirmed that the sodium secondary battery of Example 2 exhibited a high discharge capacity (capacity) exceeding about 150 mAh / g even after several cycles of charge / discharge depending on the conditions.

<評価3>
参考例1のナトリウム二次電池の充放電評価を、充電電圧を4V、放電電圧を1.5Vにして、20サイクルの充放電を行なった以外は実施例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。サイクル数と放電容量との関係を図4に示した。
<Evaluation 3>
Charging / discharging evaluation of the sodium secondary battery of Example 1 was conducted except that the charging / discharging evaluation of the sodium secondary battery of Reference Example 1 was performed with 20 cycles of charging / discharging with a charging voltage of 4 V and a discharging voltage of 1.5 V. The same method was used. The relationship between the number of cycles and the discharge capacity is shown in FIG.

参考例1のナトリウム二次電池は、20サイクル充放電しても、100mAh/gを超える高い放電容量を安定して示すことが確認された。 It was confirmed that the sodium secondary battery of Reference Example 1 stably exhibited a high discharge capacity exceeding 100 mAh / g even after 20 cycles of charge and discharge.

Claims (1)

複合金属酸化物から構成される正極活物質を有する正極と、ナトリウムイオンを吸蔵及び脱離することができる負極と、電解質とを備えたナトリウム二次電池であって、A sodium secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material composed of a composite metal oxide, a negative electrode capable of inserting and extracting sodium ions, and an electrolyte,
前記複合金属酸化物は、下記式(I)で表され、かつ、P2構造を有する酸化物から構成される、ナトリウム二次電池(ただし、下記式(II)で表されるアニオンを含む電解質は除く。)。The composite metal oxide is represented by the following formula (I) and is composed of an oxide having a P2 structure, and the electrolyte containing an anion represented by the following formula (II): except.).
NaNa x FeFe y MnMn 1−y1-y O 2 ・・・(I)... (I)
(式(I)中のxは1未満であり、yは1/3以上2/3未満である。)(X in the formula (I) is less than 1, and y is 1/3 or more and less than 2/3.)
Figure 0005765705
Figure 0005765705
(式(II)式中のR1及びR2は、同一又は異なり、夫々フルオロ基又はフルオロアルキル基である)(R1 and R2 in the formula (II) are the same or different and are each a fluoro group or a fluoroalkyl group)
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