JP6754534B2 - 蓄電デバイス用正極活物質及びその製造方法 - Google Patents
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Description
Xg=100−[100×(Ic+Io)/(Ic+Ia+Io)](質量%)
(シェラー定数K=0.85、X線波長λ=1.541Å)
(1−a)結晶化ガラス法による作製
表1のNo.1〜3及び表2のNo.6、7については、結晶化ガラス法により以下のようにして正極活物質を作製した。リン酸水素ナトリウム(NaH2PO4)、酸化マンガン(MnO2)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、リン酸二水素アンモニウム(NH4H2PO4)、オルソリン酸(H3PO4)、酸化第二鉄(Fe2O3)、シュウ酸鉄(FeC2O4)等を原料とし、表1及び2に記載の組成となるように調合して原料バッチを作製し、1050℃にて30分間、窒素雰囲気にて溶融を行った。その後、溶融ガラスを鉄板上に流し込み急冷することで、溶融固化体を得た。この溶融固化体を遊星ボールミル(Fritch社製P7)で粉砕し、粉末状の溶融固化体を得た。得られた溶融固化体について粉末X線回折パターンを確認したところ、結晶性の回折線は確認されず非晶質体であることが確認された。
表2のNo.4、5、8については、固相反応法により以下のようにして正極活物質を作製した。リン酸水素ナトリウム(NaH2PO4)、シュウ酸マンガン(MnC2O4)、シュウ酸鉄(FeC2O4)、炭酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウムを原料とし、表に記載の組成になるように調合して原料バッチを作製した。遊星ボールミルを用いて原料バッチをエタノール中で混合した後、100℃で乾燥させた。乾燥後の原料バッチを電気炉中にて550℃で1時間、窒素雰囲気中で仮焼成することで脱ガスした。さらに、仮焼成した原料バッチを500kgf/cm2で加圧成形後、窒素雰囲気中、600℃で12時間焼成した。得られた焼結体に対し、φ20mmのZrO2玉石を使用したボールミル粉砕を5時間行い、空気分級することで平均粒子径D50が2μmの粉末を得た。この酸化物材料について粉末X線回折パターンを確認したところ、表に記載の結晶が析出していることが確認された。
正極活物質に対し、導電助剤として導電性カーボンブラック(デンカブラック、デンカ株式会社製)、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを用いて、正極活物質:導電助剤:結着剤=85:10:5(質量比)となるように秤量し、これらをN−メチルピロリドンに分散した後、自転・公転ミキサーで十分に撹拌してスラリー化した。
次に、得られた作用極を、コインセルの下蓋の上に、アルミ箔面を下に向けて載置し、その上に200℃で8時間乾燥させたガラスフィルター、60℃で8時間減圧乾燥した直径16mmのポリプロピレン多孔質膜(ヘキストセラニーズ社製 セルガード#2400)からなるセパレータ、及び、対極である金属ナトリウムを積層し、試験電池を作製した。電解液としては、1M NaPF6溶液/EC:DEC=1:1(EC=エチレンカーボネート DEC=ジエチルカーボネート、体積比)を用いた。なお試験電池の組み立ては露点温度−70℃以下、酸素濃度0.2ppm未満のアルゴン雰囲気環境下で行った。
充放電試験は次のように行った。30℃で開回路電圧(OCV)から4.5VまでCC(定電流)充電(正極活物質からのナトリウムイオン放出)を行った後、4.5Vで2時間、CV(定電圧)充電を行い、正極活物質の単位質量中に充電された電気量(充電容量)を求めた。次に、4.5Vから2VまでCC放電(正極活物質へのナトリウムイオン吸蔵)させ、正極活物質の単位質量から放電された電気量(放電容量)を求めた。以降は、2V〜4.5Vで上記の充放電を繰り返し、充放電容量を求めた。なお、充放電のCレートは0.1Cとした。表1及び2に、2サイクル目の放電における平均放電電圧及び放電容量を示す。また、No.1の試料の2サイクル目の放電曲線を示す。
Claims (4)
- 一般式Nax(Mn1−aFea)yP2Oz(1.2≦x≦2.3、0.95≦y≦1.6、0.1≦a≦0.75、7≦z≦8)で表される酸化物材料からなり、層状型結晶を含有することを特徴とする蓄電デバイス用正極活物質。
- 前記酸化物材料における層状型結晶の含有量が10質量%以上であることを特徴とする請求項1に記載の蓄電デバイス用正極活物質。
- 結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電デバイス用正極活物質。
- 請求項1に記載の蓄電デバイス用正極活物質を製造するための方法であって、
原料を加熱溶融した後、成形することにより溶融固化体を得る工程、及び、
溶融固化体を700℃以下で焼成する工程を含むことを特徴とする蓄電デバイス用正極活物質の製造方法。
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JP2018032536A (ja) | 2018-03-01 |
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