JP7170270B2 - マグネシウム二次電池用正極活物質及びそれを用いたマグネシウム二次電池 - Google Patents
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Description
マグネシウム二次電池は、マグネシウムの二電子反応を利用できるため、高容量な二次電池としての実用化が期待されている。しかし、2価のマグネシウムイオンは、活物質中のアニオン(例えば、酸素イオン)との相互作用が大きい。そのため、マグネシウムイオンが活物質内を移動しにくく、活物質における電極反応が進みにくい。
本実施形態に係る正極活物質は、例えば、Mgを含有する原料と、遷移金属Mを含有する原料とを混合することによって製造される。
[3-1.全体構成]
本実施形態に係る正極活物質は、マグネシウム二次電池に利用されうる。すなわち、マグネシウム二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極と、マグネシウムイオン伝導性を有する電解質と、を備える。正極活物質は、マグネシウム二次電池の完全放電状態において、上記[1.正極活物質]で説明された組成を有する。
正極21は、正極集電体12と、正極集電体12の上に配置された正極活物質層13と、を含む。
負極22は、例えば、負極活物質を含有する負極活物質層17と、負極集電体16とを含む。
セパレータ14の材料の例としては、微多孔性薄膜、織布、不織布が挙げられる。セパレータ14の材料は、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンであってもよい。セパレータ14の厚さは、例えば、10~300μmである。セパレータ14は、1種の材料で構成された単層膜であってもよく、2種以上の材料で構成された複合膜(または、多層膜)であってもよい。セパレータ14の空孔率は、例えば、30~70%の範囲にある。
電解質は、マグネシウムイオン伝導性を有する材料であればよい。
[4-1.正極活物質の作製]
以下に説明される手順により、種々のサンプルを作製した。
サンプル1~6に対して粉末X線回折測定を行った。
サンプル1~6の正極活物質を用いて、電池を作製した。電池の作製はすべてアルゴングローブボックス内にて行われた。
サンプル1~6の正極活物質を用いた電池に対して放電容量測定を行った。
11 ケース
12 正極集電体
13 正極活物質層
14 セパレータ
15 封口板
16 負極集電体
17 負極活物質層
18 ガスケット
21 正極
22 負極
Claims (12)
- 組成式MgxMyO2(ここで、Mは、Ni、Co、Mn、Ti、V、Cr、Fe、及びCuからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、x及びyは1.0<x≦1.71、及び、0.29≦y<1.0を満たす)で表される複合酸化物を含み、
前記複合酸化物の結晶構造は、空間群Fm-3mに属する、
マグネシウム二次電池用正極活物質。 - 前記x及びyが、それぞれ、x≦1.3、及び、0.7≦yをさらに満たす、
請求項1に記載のマグネシウム二次電池用正極活物質。 - 前記Mは、Co及びMnのうちの少なくとも1種を含む、
請求項1又は2に記載のマグネシウム二次電池用正極活物質。 - 前記Mは、Mnを含む、
請求項1から3のいずれか一項に記載のマグネシウム二次電池用正極活物質。 - 前記複合酸化物を主成分として含む、
請求項1から4のいずれか一項に記載のマグネシウム二次電池用正極活物質。 - 正極活物質を含む正極と、
負極と、
マグネシウムイオン伝導性を有する電解質と、を備えるマグネシウム二次電池であって、
前記正極活物質は、完全放電状態において、組成式MgxMyO2(ここで、Mは、Ni、Co、Mn、Ti、V、Cr、Fe、及びCuからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、x及びyは1.0<x≦1.71、及び、0.29≦y<1.0を満たす)で表される複合酸化物を含み、
前記複合酸化物の結晶構造は、空間群Fm-3mに属する、
マグネシウム二次電池。 - 前記x及びyが、それぞれ、x≦1.3、及び、0.7≦yをさらに満たす、
請求項6に記載のマグネシウム二次電池。 - 前記Mは、Co及びMnのうちの少なくとも1種を含む、
請求項6又は7に記載のマグネシウム二次電池。 - 前記Mは、Mnを含む、
請求項6から8のいずれか一項に記載のマグネシウム二次電池。 - 前記正極活物質は、前記複合酸化物を主成分として含む、
請求項6から9のいずれか一項に記載のマグネシウム二次電池。 - 前記負極が、マグネシウム金属、または、マグネシウムを含有する合金を含む、
請求項6から10のいずれか一項に記載のマグネシウム二次電池。 - 前記負極が、マグネシウム金属を溶解及び析出させる負極集電体のみからなる、
請求項6から11のいずれか一項に記載のマグネシウム二次電池。
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