JP6423328B2 - フッ化物イオン電池 - Google Patents
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Description
以下、本発明のフッ化物イオン電池について、構成ごとに説明する。
本発明における負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する層である。また、負極活物質層は、負極活物質の他に、導電化材および結着材の少なくとも一方をさらに含有していても良い。
本発明における正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する層である。また、正極活物質層は、正極活物質の他に、導電化材および結着材の少なくとも一方をさらに含有していても良い。
本発明における電解質層は、正極活物質層および負極活物質層の間に形成される層である。電解質層を構成する電解質は、液体電解質(電解液)であっても良く、固体電解質であっても良い。
本発明のフッ化物イオン電池は、上述した負極活物質層、正極活物質層および電解質層を少なくとも有するものである。さらに通常は、正極活物質層の集電を行う正極集電体、および、負極活物質層の集電を行う負極集電体を有する。集電体の形状としては、例えば、箔状、メッシュ状、多孔質状等を挙げることができる。また、本発明のフッ化物イオン電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に、セパレータを有していても良い。より安全性の高い電池を得ることができるからである。
本発明のフッ化物イオン電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも、二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。なお、一次電池には、二次電池の一次電池的使用(充電後、一度の放電だけを目的とした使用)も含まれる。また、本発明のフッ化物イオン電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型等を挙げることができる。
溶融急冷法により作製したCePb合金リボン(Ce:Pb=1:1の重量比、高純度化学社製)を測定試料とした。一方、テトラグライム(G4、キシダ化学社製)に、リチウムビスフルオロスルホニルアミド(Li−FSA、キシダ化学社製)およびフッ化セシウム(CsF、関東化学社製)を、それぞれ4.5M、0.45Mとなるように混合し、フッ素樹脂製の密封容器内にて30℃の条件で撹拌することにより、電解液を得た。このようにして、測定試料および電解液を用意した。
測定試料として、溶融急冷法により作製したAlCePb合金リボン(Al:Ce:Pb=96:4:5の重量比)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、測定試料および電解液を用意した。
測定試料として、溶融急冷法により作製したAlCePb合金リボン(Al:Ce:Pb=96:4:10の重量比)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、測定試料および電解液を用意した。
トリグライム(G3、関東化学社製)に、リチウムビスフルオロスルホニルアミド(Li−FSA、キシダ化学社製)およびフッ化リチウム(LiF、高純度化学社製)を、それぞれ5.5M、2.75Mとなるように混合し、フッ素樹脂製の密封容器内にて30℃の条件で撹拌することにより、電解液を得た。この電解液を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、測定試料および電解液を用意した。
測定試料として、Ce箔(純度99.9%、レアメタリック社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、測定試料および電解液を用意した。
測定試料として、溶融急冷法により作製したAlCe合金リボン(Al:Ce=96:4の重量比)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、測定試料および電解液を用意した。
測定試料として、Pb板(純度99.99%、ニラコ社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、測定試料および電解液を用意した。
測定試料として、溶融急冷法により作製したPbAl合金リボン(Pb:Al=7:3の重量比)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、測定試料および電解液を用意した。
(サイクリックボルタンメトリ測定)
実施例1〜4および比較例1〜4の測定試料に対して、各々の電解液中でCV測定を行った。具体的には、Ar雰囲気下グローブボックス内で、ディップ式3電極セルを用いて評価した。作用極には測定試料を、対極には、PTFE、アセチレンブラック(AB)、フッ化カーボンの合材電極を用いた。なお、合材電極は、PTFE:AB:フッ化カーボン=1:2:7の重量比で含有する電極である。また、基準極は、バイコールガラスを用いて電解液と隔離した。なお、基準極には、硝酸銀およびテトラブチルアンモニウムパークロレートがそれぞれ0.1Mで溶解したアセトニトリル溶液にAg線を浸漬させたものを用いた。また、測定は、室温、掃引速度1mV/sの条件で実施した。その結果を図2〜図5に示す。なお、横軸の電位は、標準水素電極(Standard hydrogen electrode、SHE)基準の電位である。
2 … 負極活物質層
3 … 電解質層
4 … 正極集電体
5 … 負極集電体
6 … 電池ケース
10 … フッ化物イオン電池
Claims (4)
- 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、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に形成された電解質層とを有するフッ化物イオン二次電池であって、
前記負極活物質が、Ce元素およびPb元素を少なくとも含有する合金であることを特徴とするフッ化物イオン二次電池。 - 前記負極活物質は、前記Ce元素に対する前記Pb元素の重量割合(Pb/Ce)が、0.25以上、10以下であることを特徴とする請求項1に記載のフッ化物イオン二次電池。
- 前記負極活物質が、前記Ce元素および前記Pb元素を主成分として含有する合金、または、Al元素を主成分として含有し、さらに前記Ce元素および前記Pb元素を含有する合金であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフッ化物イオン二次電池。
- 前記負極活物質が、前記Ce元素および前記Pb元素を主成分として含有する前記合金であり、前記合金はAl元素をさらに含有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載のフッ化物イオン二次電池。
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