JP6292127B2 - 電極用複合材料の製造方法 - Google Patents
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Description
MP法による細孔容積MPPCが0.1cm3/グラム以上、好ましくは0.15cm3/グラム以上、より好ましくは0.20cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含む。そして、電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0は、0.1cm3/グラム未満、好ましくは0.08cm3/グラム以下、より好ましくは0.05cm3/グラム以下である。
植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含む。そして、電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満、好ましくは0.08cm3/グラム以下、より好ましくは0.05cm3/グラム以下であり、且つ、電極用複合材料の水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい。
BJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCが0.3cm3/グラム以上、好ましくは0.4cm3/グラム以上、より好ましくは0.5cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含む。そして、電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は、0.3cm3/グラム未満、好ましくは0.27cm3/グラム以下、より好ましくは0.25cm3/グラム以下である。
植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含む。そして、電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は0.3cm3/グラム未満、好ましくは0.27cm3/グラム以下、より好ましくは0.25cm3/グラム以下であり、且つ、電極用複合材料の水洗後のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH1は細孔容積BJH0よりも大きい。
逆オパール構造を有する多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含む電極用複合材料であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が、多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCの20%以下である。
多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である。
多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
BJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合が30%以下である。
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0は、0.1cm3/グラム未満、好ましくは0.08cm3/グラム以下、より好ましくは0.05cm3/グラム以下である。
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0が、0.1cm3/グラム未満、好ましくは0.08cm3/グラム以下、より好ましくは0.05cm3/グラム以下であり、
電極用複合材料の水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい。
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は、0.3cm3/グラム未満、好ましくは0.27cm3/グラム以下、より好ましくは0.25cm3/グラム以下である。
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が、0.3cm3/グラム未満、好ましくは0.27cm3/グラム以下、より好ましくは0.25cm3/グラム以下であり、
電極用複合材料の水洗後のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH1は細孔容積BJH0よりも大きい。
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が、多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCの20%以下である。
多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である。
電極用複合材料のBJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合が30%以下である。
1.本開示の第1の態様〜第7の態様に係る電極用複合材料及びその製造方法並びに二次電池、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様〜第7の態様に係る電極用複合材料及びその製造方法)
3.実施例2(本開示の第1の態様〜第7の態様に係る二次電池)
4.実施例3(実施例2の変形)
5.実施例4(実施例3の変形)
6.実施例5(実施例3の別の変形)
7.実施例6(実施例3の更に別の変形)、その他
以下の説明において、本開示の第1の態様〜第7の態様に係る電極用複合材料、本開示の第1の態様〜第7の態様に係る電極用複合材料の製造方法、本開示の第1の態様〜第7の態様に係る二次電池を総称して、単に、『本開示』と呼ぶ場合がある。また、本開示の第1の態様に係る電極用複合材料、本開示の第1の態様に係る電極用複合材料の製造方法、本開示の第1の態様に係る二次電池を総称して、単に、『本開示の第1の態様』と呼ぶ場合があるし、開示の第2の態様に係る電極用複合材料、本開示の第2の態様に係る電極用複合材料の製造方法、本開示の第2の態様に係る二次電池を総称して、単に、『本開示の第2の態様』と呼ぶ場合があるし、本開示の第3の態様に係る電極用複合材料、本開示の第3の態様に係る電極用複合材料の製造方法、本開示の第3の態様に係る二次電池を総称して、単に、『本開示の第3の態様』と呼ぶ場合があるし、本開示の第4の態様に係る電極用複合材料、本開示の第4の態様に係る電極用複合材料の製造方法、本開示の第4の態様に係る二次電池を総称して、単に、『本開示の第4の態様』と呼ぶ場合があるし、本開示の第5の態様に係る電極用複合材料、本開示の第5の態様に係る電極用複合材料の製造方法、本開示の第5の態様に係る二次電池を総称して、単に、『本開示の第5の態様』と呼ぶ場合があるし、本開示の第6の態様に係る電極用複合材料、本開示の第6の態様に係る電極用複合材料の製造方法、本開示の第6の態様に係る二次電池を総称して、単に、『本開示の第6の態様』と呼ぶ場合があるし、本開示の第7の態様に係る電極用複合材料、本開示の第7の態様に係る電極用複合材料の製造方法、本開示の第7の態様に係る二次電池を総称して、単に、『本開示の第7の態様』と呼ぶ場合がある。更には、本開示の第1の態様〜第7の態様に係る電極用複合材料を総称して、単に『本開示の電極用複合材料』と呼び、本開示の第1の態様〜第7の態様に係る二次電池を総称して、単に『本開示の二次電池』と呼び、本開示の第1の態様〜第7の態様に係る電極用複合材料の製造方法を総称して、単に『本開示の電極用複合材料の製造方法』と呼ぶ場合がある。
[p/{Va(p0−p)}]
=[(C−1)/(C・Vm)](p/p0)+[1/(C・Vm)] (1’)
Vm=1/(s+i) (2−1)
C =(s/i)+1 (2−2)
asBET=(Vm・L・σ)/22414 (3)
Va:吸着量
Vm:単分子層の吸着量
p :窒素の平衡時の圧力
p0:窒素の飽和蒸気圧
L :アボガドロ数
σ :窒素の吸着断面積
である。
V :相対圧での吸着量
Mg:窒素の分子量
ρg:窒素の密度
である。
Vpn=Rn・dVn−Rn・dtn・c・ΣApj (6)
但し、
Rn=rpn 2/(rkn−1+dtn)2 (7)
rp:細孔半径
rk:細孔半径rpの細孔の内壁にその圧力において厚さtの吸着層が吸着した場合のコア半径(内径/2)
Vpn:窒素の第n回目の着脱が生じたときの細孔容積
dVn:そのときの変化量
dtn:窒素の第n回目の着脱が生じたときの吸着層の厚さtnの変化量
rkn:その時のコア半径
c:固定値
rpn:窒素の第n回目の着脱が生じたときの細孔半径
である。また、ΣApjは、j=1からj=n−1までの細孔の壁面の面積の積算値を表す。
SiO2+4HF → SiF4+2H2O (B)
(a)ナノスケールのコロイド結晶体(鋳型となる無機粒子、無機材料粒子、無機化合物粒子といったコロイド粒子の集合体)を、重合性単量体の溶液又は重合性単量体を含む組成物の溶液に浸漬することで、配合組成物を得る工程、
(b)配合組成物における重合性単量体を重合させて高分子材料とコロイド結晶体との複合体(以下、『コロイド結晶体複合体』と呼ぶ場合がある)を得る工程、
(c)不活性ガス雰囲気下、800゜C乃至3000゜Cでコロイド結晶体複合体における高分子材料を炭素化する工程、及び、
(d)高分子材料が炭素化されたコロイド結晶体複合体(以下、『炭素化・コロイド結晶体複合体』と呼ぶ場合がある)を、コロイド結晶体を溶解することができる液体に浸漬することでコロイド結晶体を溶解除去し、炭素化された高分子材料から成る多孔質炭素材料を得る工程、
を含む多孔質炭素材料の製造方法によって製造することができる。炭素化の温度に至るまでの昇温速度は、局部的な加熱によりコロイド結晶体が崩壊しない昇温速度範囲であれば、特に限定されない。そして、コロイド結晶体を用いて得られる多孔質炭素材料は、前述したとおり、巨視的に細孔(空孔)の配列に3次元的規則性及び連続性を有する。
(A)コロイド粒子を含む溶液(以下、『コロイド溶液』と呼ぶ)を基板上に滴下し、滴下されたコロイド溶液に含まれる溶媒を留去する方法
を挙げることができる。溶媒の留去は、室温において行うこともできるが、用いられる溶媒の沸点と同じ温度又は沸点以上の温度に加熱することにて行うことが好ましい。尚、基板上にコロイド溶液を滴下した後、基板を加熱して溶媒を留去してもよいし、予め加熱した基板上にコロイド溶液を滴下して溶媒を留去してもよい。コロイド溶液を滴下する際、又は、滴下した後、基板を回転させてもよい。コロイド溶液の滴下、溶媒留去の操作を繰り返すことによって、あるいは又、コロイド溶液の濃度を調整することにより、あるいは又、滴下するコロイド溶液の量を調整することにより、あるいは又、以上の操作を適宜組み合わせることにより、得られる配合組成物の膜厚、面積を制御することができる。特に、3次元的規則性を保持したまま、大面積化が容易に可能である。具体的には、固形分濃度として10質量%以上のコロイド溶液を用いることができることから、一度の滴下にて相当の厚さの配合組成物を基板上に形成することができ、滴下、留去(乾燥)を繰り返すことにより、配合組成物の厚さを制御することができる。更には、例えば、単分散コロイド溶液を用いることにより、得られるコロイド結晶体を単結晶構造のコロイド結晶体とすることができる。
(B)コロイド溶液を吸引濾過して溶媒を除去し、配合組成物を堆積させる方法
を挙げることができる。具体的には、コロイド溶液から、吸引ロートを用いた減圧吸引等によって溶媒を吸引除去することより、吸引ロート上の濾紙又は濾布上に配合組成物を堆積させることができる。この方法においても、例えば、単分散コロイド溶液を用いることにより、得られるコロイド結晶体を単結晶構造とすることができる。吸引濾過に用いるコロイド溶液の濃度は、一度の操作で得ようとする配合組成物の容積に基づき、適宜、選択することができる。また、一旦、全ての溶媒を吸引除去した後、再度、コロイド溶液を追加して同様の操作を繰り返すことにより、所望の容積の配合組成物を得ることができる。このような方法によっても、3次元的規則性を保持したまま、配合組成物の大面積化、大容積化が可能である。溶媒を吸引する方法は、特に限定されず、アスピレータやポンプ等により吸引する方法を挙げることができる。吸引する速度も特に限定されず、例えば、40mmHg程度の減圧度とし、吸引ロート内のコロイド溶液の液面が一定速度で降下する状態とすればよい。
(C)基板をコロイド溶液に浸漬し、基板を引き上げ、溶媒を蒸発させる方法
を挙げることができる。具体的には、固形分濃度が1質量%乃至5質量%の比較的希薄なコロイド溶液に、数十μmの間隔を開けて対向させた平滑な2枚の基板の下部を浸漬し、毛細管現象によりコロイド溶液を基板間に上昇させると共に、溶媒を蒸発除去することで、基板間に配合組成物を析出させることができる。この方法にあっても、用いるコロイド溶液の濃度の調整や、繰り返しの操作を行うことによって、所望の面積、容積の配合組成物を得ることができる。基板を引き上げる速度は特に限定されないが、コロイド溶液と大気との界面においてコロイド結晶体が成長するため、遅い速度で引き上げることが好ましい。また、溶媒を蒸発させる速度も特に限定されないが、同様の理由から遅い方が好ましい。例えば、単分散コロイド溶液を用いることにより、得られるコロイド結晶体を単結晶構造とすることができる。
(D)コロイド溶液に電場を加え、その後、溶媒を除去する方法
(E)分散したコロイド溶液を静置し、コロイド粒子を自然沈降させて堆積させた後、溶媒を除去する方法
(F)移流集積法
等の方法を例示することができる。
逆オパール構造を有する多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含む電極用複合材料であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が、多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCの20%以下である。
多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である。
多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
BJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合が30%以下である。
X線回折装置:株式会社リガク製 RIGAKU RINT-2000
加速電圧 :40キロボルト
電流 :40ミリアンペア
スリット :発散スリット1度、散乱スリット1度、受光スリット0.3mm
走査速度 :5度/分
ステップ幅 :0.02度
X線源 :CuKα=1.5418オングストローム
BJH2=BJH0/(多孔質炭素材料の含有率)
であり、
多孔質炭素材料の含有率=1−(硫化リチウム含有率)
である。リチウム含有率、硫化リチウム含有率、多孔質炭素材料の含有率、細孔容積BJH0,BJH2,BJH1の値を表3に示すが、細孔容積BJH0を多孔質炭素材料の含有率で除した値BJH2よりも、水洗後のBJH法による細孔容積BJH1は大きい。一方、比較例1Bにあっては、BJH2よりもBJH1は小さい。ところで、水洗後のBJH法による細孔容積BJH1は、硫化リチウムが除去された多孔質炭素材料、それ自体の細孔容積に概ね等しい。そして、実施例にあっては、多孔質炭素材料と硫化リチウムとの複合化によって、多孔質炭素材料の有する細孔内に硫化リチウムが侵入する。その結果、多孔質炭素材料と硫化リチウムとが複合化された電極用複合材料における多孔質炭素材料の細孔容積を表す値BJH2は、水洗後のBJH法による細孔容積BJH1(硫化リチウムが除去された多孔質炭素材料、それ自体の細孔容積に概ね等しい)よりも小さくなる。一方、比較例1Bにおいて、BJH2よりもBJH1が小さいが、このことは、比較例1Bにあっては、アセチレンブラックの表面に硫化リチウムが単に付着しただけであるためと考えられる。
半値幅
実施例1A−1 0.22度
実施例1A−2 0.22度
実施例1A−3 0.22度
実施例1B−1 0.26度
実施例1B−2 0.26度
質量%
実施例1A−2 78
KB6 12
PVDF 10
電流 :0.05C
カットオフ:放電時1.8ボルト(但し、定電流放電)
充電時3.3ボルト(但し、定電流/定電圧充電)
[表6−2]
電流 :0.05C
カットオフ:放電時1.5ボルト(但し、定電流放電)
充電時3.3ボルト(但し、定電流/定電圧充電)
質量%
比較例1A 87
KB6 3
PVA 10
質量%
比較例1B 78
VGCF 6
PVDF 10
質量%
硫化リチウム 60
KB6 30
PVA 10
電流 :0.05C
カットオフ:放電時1.6ボルト(但し、定電流放電)
充電時2.8ボルト(但し、定電流/定電圧充電)
電流 :0.05C
カットオフ:放電時1.8ボルト(但し、定電流放電)
充電時3.7ボルト(但し、定電流/定電圧充電)
質量%
実施例1A−3 78
KB6 6
VGCF 6
PVDF 10
電流 :0.05C
カットオフ:放電時1.5ボルト(但し、定電流放電)
充電時3.7ボルト(但し、定電流/定電圧充電)
電流 :0.05C
カットオフ:放電時0.0ボルト(但し、定電流放電)
充電時3.7ボルト(但し、定電流/定電圧充電)
電流 :0.05C
カットオフ:放電時0.0ボルト(但し、定電流放電)
充電時4.3ボルト(但し、定電流/定電圧充電)
[A01]《電極用複合材料:第1の態様》
MP法による細孔容積MPPCが0.1cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
MP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満である電極用複合材料。
[A02]《電極用複合材料:第2の態様》
植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
MP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満であり、且つ、水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい電極用複合材料。
[A03]《電極用複合材料:第3の態様》
BJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCが0.3cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
BJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は0.3cm3/グラム未満である電極用複合材料。
[A04]《電極用複合材料:第4の態様》
植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
BJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は0.3cm3/グラム未満であり、且つ、水洗後のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH1は細孔容積BJH0よりも大きい電極用複合材料。
[A05]BJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合は30%以下である[A03]又は[A04]に記載の電極用複合材料。
[A06]細孔容積BJH0を多孔質炭素材料の含有率で除した値BJH2よりも、水洗後のBJH法による細孔容積BJH1は大きい[A03]乃至[A05]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[A07]植物由来の多孔質炭素材料のMP法による細孔容積MPPCは0.1cm3/グラム以上であり、
MP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満である[A03]乃至[A06]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[A08]MP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満であり、且つ、水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい[A03]乃至[A06]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[A09]多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である[A01]乃至[A08]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[A10]多孔質炭素材料は、ケイ素の含有率が5質量%以上である植物由来の材料を原料としている[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[A11]硫化リチウムの{220}面のX線回折強度のピーク半値幅は、0.37度以下である[A01]乃至[A10]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[A12]多孔質炭素材料の窒素BET法による比表面積の値は100m2/グラム以上である[A01]乃至[A11]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B01]《電極用複合材料:第5の態様》
逆オパール構造を有する多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含む電極用複合材料であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が、多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCの20%以下である電極用複合材料。
[B02]BJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合は30%以下である[B01]に記載の電極用複合材料。
[B03]多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である[B01]又は[B02]に記載の電極用複合材料。
[B04]《電極用複合材料:第6の態様》
多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である電極用複合材料。
[B05]《電極用複合材料:第7の態様》
多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
BJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合が30%以下である電極用複合材料。
[B06]多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である[B05]に記載の電極用複合材料。
[B07]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
多孔質炭素材料のMP法による細孔容積MPPCは0.1cm3/グラム以上であり、
MP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満である[B01]乃至[B06]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B08]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
MP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満であり、且つ、水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい[B01]乃至[B07]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B09]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
植物由来の多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCは0.3cm3/グラム以上であり、
BJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は0.3cm3/グラム未満である[B01]乃至[B08]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B10]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
BJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は0.3cm3/グラム未満であり、且つ、水洗後のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH1は細孔容積BJH0よりも大きい[B01]乃至[B08]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B11]BJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合は30%以下である[B01]乃至[B10]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B12]細孔容積BJH0を多孔質炭素材料の含有率で除した値BJH2よりも、水洗後のBJH法による細孔容積BJH1は大きい[B01]乃至[B11]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B13]植物由来の多孔質炭素材料は、ケイ素の含有率が5質量%以上である植物由来の材料を原料としている[B01]乃至[B12]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B14]逆オパール構造を有する多孔質炭素材料において、細孔は、3次元的規則性を有し、巨視的に結晶構造を構成する配置で配列されている[B01]乃至[B06]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B15]細孔が巨視的に材料表面に面心立方格子の(1,1,1)面配向で配列している[B14]に記載の電極用複合材料。
[B16]硫化リチウムの{220}面のX線回折強度のピーク半値幅は、0.37度以下である[B01]乃至[B15]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[B17]多孔質炭素材料の窒素BET法による比表面積の値は100m2/グラム以上である[B01]乃至[B16]のいずれか1項に記載の電極用複合材料。
[C01]《二次電池:第1の態様》
MP法による細孔容積MPPCが0.1cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
MP法による細孔容積MP0が0.1cm3/グラム未満である電極用複合材料から作製された電極を備えている二次電池。
[C02]《二次電池:第2の態様》
植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
MP法による細孔容積MP0が0.1cm3/グラム未満であり、且つ、水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい電極用複合材料から作製された電極を備えている二次電池。
[C03]《二次電池:第3の態様》
BJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCが0.3cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
BJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が0.3cm3/グラム未満である電極用複合材料から作製された電極を備えている二次電池。
[C04]《二次電池:第4の態様》
植物由来の多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
BJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が0.3cm3/グラム未満であり、且つ、水洗後のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH1は細孔容積BJH0よりも大きい電極用複合材料から作製された電極を備えている二次電池。
[C05]電極用複合材料のBJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合は30%以下である「C03]又は[C04]に記載の二次電池。
[C06]電極用複合材料の細孔容積BJH0を多孔質炭素材料の含有率で除した値BJH2よりも、電極用複合材料の水洗後のBJH法による細孔容積BJH1は大きい[C03]乃至[C05]のいずれか1項に記載の二次電池。
[C07]植物由来の多孔質炭素材料のMP法による細孔容積MPPCは0.1cm3/グラム以上であり、
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0が0.1cm3/グラム未満である[C03]乃至[C06]のいずれか1項に記載の二次電池。
[C08]電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0が0.1cm3/グラム未満であり、且つ、電極用複合材料の水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい[C03]又は[C06]に記載の二次電池。
[C09]多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である[C01]乃至[C08]のいずれか1項に記載の二次電池。
[C10]多孔質炭素材料は、ケイ素の含有率が5質量%以上である植物由来の材料を原料としている[C01]乃至[C09]のいずれか1項に記載の二次電池。
[C11]硫化リチウムの{220}面のX線回折強度のピーク半値幅は、0.37度以下である[C01]乃至[C10]のいずれか1項に記載の二次電池。
[C12]多孔質炭素材料の窒素BET法による比表面積の値は100m2/グラム以上である[C01]乃至[C11]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D01]《二次電池:第5の態様》
逆オパール構造を有する多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が、多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCの20%以下である電極用複合材料から作製された電極を備えている二次電池。
[D02]電極用複合材料のBJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合は30%以下である[D01]に記載の二次電池。
[D03]多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である[D01]又は[D02]に記載の二次電池。
[D04]《二次電池:第6の態様》
多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である電極用複合材料から作製された電極を備えている二次電池。
[D05]《電極用複合材料:第7の態様》
多孔質炭素材料、及び、
多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウム、
を含み、
BJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合が30%以下である電極用複合材料から作製された電極を備えている二次電池。
[D06]多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である[D05]に記載の二次電池。
[D07]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
多孔質炭素材料のMP法による細孔容積MPPCは0.1cm3/グラム以上であり、
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満である[D01]乃至[D06]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D08]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満であり、且つ、電極用複合材料の水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい[D01]乃至[D07]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D09]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
植物由来の多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCは0.3cm3/グラム以上であり、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は0.3cm3/グラム未満である[D01]乃至[D08]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D10]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は0.3cm3/グラム未満であり、且つ、電極用複合材料の水洗後のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH1は細孔容積BJH0よりも大きい[D01]乃至[D08]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D11]電極用複合材料のBJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合は30%以下である[D01]乃至[D10]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D12]電極用複合材料の細孔容積BJH0を多孔質炭素材料の含有率で除した値BJH2よりも、電極用複合材料の水洗後のBJH法による細孔容積BJH1は大きい[D01]乃至[D11]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D13]植物由来の多孔質炭素材料は、ケイ素の含有率が5質量%以上である植物由来の材料を原料としている[D01]乃至[D12]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D14]逆オパール構造を有する多孔質炭素材料において、細孔は、3次元的規則性を有し、巨視的に結晶構造を構成する配置で配列されている[D01]乃至[D06]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D15]細孔が巨視的に材料表面に面心立方格子の(1,1,1)面配向で配列している[D14]に記載の二次電池。
[D16]硫化リチウムの{220}面のX線回折強度のピーク半値幅は、0.37度以下である[D01]乃至[D15]のいずれか1項に記載の二次電池。
[D17]多孔質炭素材料の窒素BET法による比表面積の値は100m2/グラム以上である[D01]乃至[D16]のいずれか1項に記載の二次電池。
[E01]電極は正極を構成する[C01]乃至[D17]のいずれか1項に記載の二次電池。
[E02]リチウム−硫黄二次電池から成る[C01]乃至[E01]のいずれか1項に記載の二次電池。
[E03]グライムとアルカリ金属塩との少なくとも一部が錯体を形成している電解液が含まれている[E01]又は[E02]に記載の二次電池。
[F01]《電極用複合材料の製造方法:第1の態様》
溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、MP法による細孔容積MPPCが0.1cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0が0.1cm3/グラム未満である電極用複合材料の製造方法。
[F02]《電極用複合材料の製造方法:第2の態様》
溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、植物由来の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0が0.1cm3/グラム未満であり、
電極用複合材料の水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい電極用複合材料の製造方法。
[F03]《電極用複合材料の製造方法:第3の態様》
溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、BJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCが0.3cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が0.3cm3/グラム未満である電極用複合材料の製造方法。
[F04]《電極用複合材料の製造方法:第4の態様》
溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、植物由来の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が0.3cm3/グラム未満であり、
電極用複合材料の水洗後のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH1は細孔容積BJH0よりも大きい電極用複合材料の製造方法。
[F05]電極用複合材料のBJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合は30%以下である[F03]又は[F04]に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F06]電極用複合材料の細孔容積BJH0を多孔質炭素材料の含有率で除した値BJH2よりも、電極用複合材料の水洗後のBJH法による細孔容積BJH1は大きい[F03]乃至[F05]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F07]植物由来の多孔質炭素材料のMP法による細孔容積MPPCは0.1cm3/グラム以上であり、
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満である[F03]乃至[F06]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F08]電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満であり、且つ、電極用複合材料の水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい[F03]乃至[F06]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F09]多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である[F01]乃至[F08]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F10]多孔質炭素材料は、ケイ素の含有率が5質量%以上である植物由来の材料を原料としている[F01]乃至[F09]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F11]400゜C乃至1400゜Cにて炭素化した後、酸又はアルカリで処理することで、多孔質炭素材料を得る[F10]に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F12]酸又はアルカリで処理した後、炭素化における温度を超える温度で加熱処理を行う[F11]に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F13]酸又はアルカリでの処理によって、炭素化後の植物由来の材料中のケイ素成分を除去する[F10]乃至[F12]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F14]硫化リチウムの{220}面のX線回折強度のピーク半値幅は、0.37度以下である[F01]乃至[F13]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[F15]多孔質炭素材料の窒素BET法による比表面積の値は100m2/グラム以上である[F01]乃至[F14]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G01]《電極用複合材料の製造方法:第5の態様》
溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、逆オパール構造の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が、多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCの20%以下である電極用複合材料の製造方法。
[G02]電極用複合材料のBJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合は30%以下である[G01]に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G03]多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である[G01]又は[G02]に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G04]《電極用複合材料の製造方法:第6の態様》
溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である電極用複合材料の製造方法。
[G05]《電極用複合材料の製造方法:第7の態様》
溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合が30%以下である電極用複合材料の製造方法。
[G06]多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上、75μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは35μm以下である[G05]に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G07]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
多孔質炭素材料のMP法による細孔容積MPPCは0.1cm3/グラム以上であり、
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満である[G01]乃至[G06]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G08]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0は0.1cm3/グラム未満であり、且つ、電極用複合材料の水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい[G01]乃至[G07]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G09]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
植物由来の多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJHPCは0.3cm3/グラム以上であり、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は0.3cm3/グラム未満である[G01]乃至[G08]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G10]多孔質炭素材料は植物由来の材料を原料としており、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0は0.3cm3/グラム未満であり、且つ、電極用複合材料の水洗後のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH1は細孔容積BJH0よりも大きい[G01]乃至[G08]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G11]電極用複合材料のBJH法による100nm以上の細孔容積BJH100の割合は30%以下である[G01]乃至[G10]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G12]電極用複合材料の細孔容積BJH0を多孔質炭素材料の含有率で除した値BJH2よりも、電極用複合材料の水洗後のBJH法による細孔容積BJH1は大きい[G01]乃至[G11]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G13]植物由来の多孔質炭素材料は、ケイ素の含有率が5質量%以上である植物由来の材料を原料としている[G01]乃至[G12]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G14]400゜C乃至1400゜Cにて炭素化した後、酸又はアルカリで処理することで、多孔質炭素材料を得る[G13]に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G15]酸又はアルカリで処理した後、炭素化における温度を超える温度で加熱処理を行う[G14]に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G16]酸又はアルカリでの処理によって、炭素化後の植物由来の材料中のケイ素成分を除去する[G13]乃至[G15]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G17]逆オパール構造を有する多孔質炭素材料において、細孔は、3次元的規則性を有し、巨視的に結晶構造を構成する配置で配列されている[G01]乃至[G06]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G18]細孔が巨視的に材料表面に面心立方格子の(1,1,1)面配向で配列している[G17]に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G19]硫化リチウムの{220}面のX線回折強度のピーク半値幅は、0.37度以下である[G01]乃至[G18]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[G20]多孔質炭素材料の窒素BET法による比表面積の値は100m2/グラム以上である[G01]乃至[G19]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[H01]溶媒中での水硫化リチウムの生成は、溶媒に水酸化リチウムを添加し、硫化水素ガスでバブリングすることによってなされる[F01]乃至[G20]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
[H02]多孔質炭素材料を加えた後の加熱の温度は、150゜C乃至230゜Cである[F01]乃至[H01]のいずれか1項に記載の電極用複合材料の製造方法。
Claims (7)
- 溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、MP法による細孔容積が0.1cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のMP法による細孔容積が0.1cm3/グラム未満である電極用複合材料の製造方法。 - 溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、植物由来の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のMP法による細孔容積MP0が0.1cm3/グラム未満であり、
電極用複合材料の水洗後のMP法による細孔容積MP1は細孔容積MP0よりも大きい電極用複合材料の製造方法。 - 溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、BJH法による100nm未満の細孔容積が0.3cm3/グラム以上である植物由来の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積が0.3cm3/グラム未満である電極用複合材料の製造方法。 - 溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、植物由来の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH0が0.3cm3/グラム未満であり、
電極用複合材料の水洗後のBJH法による100nm未満の細孔容積BJH1は細孔容積BJH0よりも大きい電極用複合材料の製造方法。 - 溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、逆オパール構造の多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm未満の細孔容積が、多孔質炭素材料のBJH法による100nm未満の細孔容積の20%以下である電極用複合材料の製造方法。 - 溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
多孔質炭素材料の平均粒径は、0.1μm以上、75μm以下である電極用複合材料の製造方法。 - 溶媒中で水硫化リチウムを生成させた後、多孔質炭素材料を加え、加熱することで、多孔質炭素材料、及び、多孔質炭素材料の有する細孔に担持された硫化リチウムを含む電極用複合材料を得る電極用複合材料の製造方法であって、
電極用複合材料のBJH法による100nm以上の細孔容積の割合が30%以下である電極用複合材料の製造方法。
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