JP7447904B2 - 還元型酸化グラフェン-ジヒドロキシナフタレン複合材料 - Google Patents
還元型酸化グラフェン-ジヒドロキシナフタレン複合材料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7447904B2 JP7447904B2 JP2021537296A JP2021537296A JP7447904B2 JP 7447904 B2 JP7447904 B2 JP 7447904B2 JP 2021537296 A JP2021537296 A JP 2021537296A JP 2021537296 A JP2021537296 A JP 2021537296A JP 7447904 B2 JP7447904 B2 JP 7447904B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- graphene oxide
- dihydroxynaphthalene
- ion secondary
- lithium ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 144
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims description 123
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title description 67
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 34
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- MNZMMCVIXORAQL-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2,6-diol Chemical compound C1=C(O)C=CC2=CC(O)=CC=C21 MNZMMCVIXORAQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxonaphthalene Natural products C1=CC=C2C(=O)C=CC(=O)C2=C1 FRASJONUBLZVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BOKGTLAJQHTOKE-UHFFFAOYSA-N 1,5-dihydroxynaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(O)=CC=CC2=C1O BOKGTLAJQHTOKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims description 4
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 claims 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 35
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 35
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 31
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- NXPPAOGUKPJVDI-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,2-diol Chemical compound C1=CC=CC2=C(O)C(O)=CC=C21 NXPPAOGUKPJVDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 11
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 10
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 10
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 8
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 7
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 7
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 7
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 6
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 5
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 5
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 4
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 4
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- GQHTUMJGOHRCHB-UHFFFAOYSA-N 2,3,4,6,7,8,9,10-octahydropyrimido[1,2-a]azepine Chemical compound C1CCCCN2CCCN=C21 GQHTUMJGOHRCHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 3
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 3
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 3
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 150000003014 phosphoric acid esters Chemical class 0.000 description 3
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 5-valerolactone Chemical compound O=C1CCCCO1 OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008537 Li1.2Mn0.56Ni0.17Co0.07O2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002995 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 2
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 2
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M potassium chlorate Chemical compound [K+].[O-]Cl(=O)=O VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VDFVNEFVBPFDSB-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxane Chemical compound C1COCOC1 VDFVNEFVBPFDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SGUVLZREKBPKCE-UHFFFAOYSA-N 1,5-diazabicyclo[4.3.0]-non-5-ene Chemical compound C1CCN=C2CCCN21 SGUVLZREKBPKCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-M 2,2-dimethylbutanoate Chemical compound CCC(C)(C)C([O-])=O VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WKFQMDFSDQFAIC-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CC(C)S(=O)(=O)C1 WKFQMDFSDQFAIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 2-(bromomethyl)-1-iodo-4-(trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=C(I)C(CBr)=C1 YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AQHKYFLVHBIQMS-UHFFFAOYSA-N 2-[difluoro(methoxy)methyl]-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane Chemical compound COC(F)(F)C(C(F)(F)F)C(F)(F)F AQHKYFLVHBIQMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCFMATXINRTPOR-UHFFFAOYSA-N 2-fluorobutyl hydrogen carbonate Chemical compound CCC(F)COC(O)=O YCFMATXINRTPOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NOLGJZJMWUDWQW-UHFFFAOYSA-N 2-fluoroethyl methyl carbonate Chemical compound COC(=O)OCCF NOLGJZJMWUDWQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 3-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCS(=O)(=O)C1 CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMDLVBKEVCIFSL-UHFFFAOYSA-N 4,4-difluorobutyl hydrogen carbonate Chemical compound OC(=O)OCCCC(F)F AMDLVBKEVCIFSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QGLBZNZGBLRJGS-UHFFFAOYSA-N Dihydro-3-methyl-2(3H)-furanone Chemical compound CC1CCOC1=O QGLBZNZGBLRJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910009613 Li1.19Mn0.52Fe0.22O1.98 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010308 Li1.2Mn0.4Ni0.4O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008514 Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008555 Li1.2Mn0.6Ni0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013372 LiC 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013733 LiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013843 LiCo0.8Ni0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016118 LiMn1.5Ni0.5O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012529 LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002991 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012742 LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012969 LiNi0.5Mn1.48Al0.02O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002099 LiNi0.5Mn1.5O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015515 LiNi0.8Co0.15 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015872 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014395 LiNi1/2Mn3/2O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N adiponitrile Chemical compound N#CCCCCC#N BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- YZWIIIGEQKTIMS-UHFFFAOYSA-N bis(2-fluoroethyl) carbonate Chemical compound FCCOC(=O)OCCF YZWIIIGEQKTIMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- FWBMVXOCTXTBAD-UHFFFAOYSA-N butyl methyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OC FWBMVXOCTXTBAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N dibutyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OCCCC QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 1
- NIQAXIMIQJNOKY-UHFFFAOYSA-N ethyl 2,2,2-trifluoroethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC(F)(F)F NIQAXIMIQJNOKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HHEIMYAXCOIQCJ-UHFFFAOYSA-N ethyl 2,2-dimethylpropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)(C)C HHEIMYAXCOIQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006242 ethylene acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005648 ethylene methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- PIQRQRGUYXRTJJ-UHFFFAOYSA-N fluoromethyl methyl carbonate Chemical compound COC(=O)OCF PIQRQRGUYXRTJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N glutaronitrile Chemical compound N#CCCCC#N ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- RCIJMMSZBQEWKW-UHFFFAOYSA-N methyl propan-2-yl carbonate Chemical compound COC(=O)OC(C)C RCIJMMSZBQEWKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N n,n-dioctyloctan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN(CCCCCCCC)CCCCCCCC XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N succinonitrile Chemical compound N#CCCC#N IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBYFNZOIUUXJQD-UHFFFAOYSA-J tetralithium oxalate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[Li+].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O RBYFNZOIUUXJQD-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000006234 thermal black Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMQDTYVODWKHNT-UHFFFAOYSA-N tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphate Chemical compound FC(F)(F)COP(=O)(OCC(F)(F)F)OCC(F)(F)F ZMQDTYVODWKHNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZQXAGZTJRSUJT-UHFFFAOYSA-N tris(2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate Chemical compound FC(F)C(F)(F)COP(=O)(OCC(F)(F)C(F)F)OCC(F)(F)C(F)F YZQXAGZTJRSUJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYFGMEKIKXRBIP-UHFFFAOYSA-N tris(trifluoromethyl) phosphate Chemical compound FC(F)(F)OP(=O)(OC(F)(F)F)OC(F)(F)F HYFGMEKIKXRBIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/194—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/198—Graphene oxide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
グラフェンは1原子の厚さのsp2結合炭素原子のシートである。グラフェンを酸化処理することにより、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基といった酸素官能基を含み、欠陥を有する酸化グラフェンとすることができる。還元型酸化グラフェンは、酸化グラフェンを還元処理することにより得られるものである。還元処理により、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基といった酸素官能基は除去されるが、通常は完全には除去されず一部残留する。従って、還元型酸化グラフェンは、酸化グラフェンよりは少ないが、同様に酸素官能基と欠陥を有するものである。なお、本明細書において記載される酸化グラフェンや還元型酸化グラフェンは、複数のグラフェンが積層された構造を有してもよく、この場合、例えば、2~20層、2~10層等の範囲の層数を有する。
<負極>
本実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極は、例えば、負極活物質と結着剤を含む負極活物質層が負極集電体上に覆うように形成されたものを用いることができる。結着剤によって、負極活物質と負極集電体および負極活物質同士が結着される。
正極では、例えば、正極活物質が正極結着剤によって正極集電体を覆うように結着されている。
リチウムイオン二次電池の非水電解液は、主に非水溶媒および電解質から構成される。
セパレータとしては、特に制限されるものではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン等の樹脂材料からなる単層または積層の多孔性フィルムや不織布を用いることができる。また、ポリオレフィン等の樹脂層へ異種素材をコーティングや積層したフィルムも用いることができる。このようなフィルムとしては、例えば、ポリオレフィン基材にフッ素化合物や無機微粒子をコーティングしたもの、ポリオレフィン基材にアラミド層を積層したもの等が挙げられる。
リチウムイオン二次電池の形態としては、特に限定されないが、コイン型電池、ボタン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート型電池等が挙げられる。
平均粒径20μmの鱗片状黒鉛粉末10gを発煙硝酸100mlに加え、0℃に冷却した。そこに80gの塩素酸カリウムを少しずつ加え、その後0~5℃で3時間撹拌した。反応混合物に氷水を加え、析出した沈殿をろ別し、水で洗浄し、乾燥することで酸化グラフェン14.5gを得た。
合成例1で得た酸化グラフェン4gを、窒素気流下、280℃まで21時間で昇温し、280℃で1時間保持し、その後、700℃まで昇温し、700℃で1時間加熱することで還元型酸化グラフェン2.496gを得た(回収量:62.4%)。
合成例1で得た酸化グラフェン2gをメタノール200mlに分散させ、そこに1,5-ジヒドロキシナフタレン2gと反応触媒として1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン0.08gを加え、窒素雰囲気下、30時間加熱還流させた。放冷後、反応生成物をろ別した。さらにN,N-ジメチルホルムアミド、アセトンの順で洗浄し、未反応の1,5-ジヒドロキシナフタレンを除去した。そして真空下、60℃で乾燥させることで目的の酸化グラフェン-1,5-ジヒドロキシナフタレン複合材料1を2.8235g得た(回収率:141%)。
合成例1で得た酸化グラフェン3gをメタノール300mlに分散させ、そこに2,6-ジヒドロキシナフタレン3.6gと反応触媒として1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン0.144gを加え、窒素雰囲気下、30時間加熱還流させた。放冷後、反応生成物をろ別した。さらにN,N-ジメチルホルムアミド、アセトンの順で洗浄し、未反応の2,6-ジヒドロキシナフタレンを除去した。そして真空下、60℃で乾燥させることで目的の酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2を6.1182g得た(回収率:203.9%)。
合成例3で得た酸化グラフェン-1,5-ジヒドロキシナフタレン複合材料1、2.5gを窒素気流下、280℃まで21時間で昇温し、280℃で1時間保持し、その後、700℃まで昇温し、700℃で1時間保持し、還元型酸化グラフェン-1,5-ジヒドロキシナフタレン複合材料1を1.838g得た(回収率:73.5%)。
合成例4で得た酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2、3.5gを窒素気流下、280℃まで21時間で昇温し、280℃で1時間保持し、その後、700℃まで昇温し、700℃で1時間保持し、還元型酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2を2.299g得た(回収率:65.7%)。
合成例1で得られた酸化グラフェン1、合成例3で得られた酸化グラフェン-1,5-ジヒドロキシナフタレン複合材料1、合成例4で得られた酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2をX線回折(XRD)装置(フィリップス社製、X’PertPRO)により測定した。その結果を図1と図2に示す。合成例1で得た酸化グラフェンでは、2θが13~15°にピークを有する。一方、合成例3で得た酸化グラフェン-1,5-ジヒドロキシナフタレン複合材料1では、2θが10~11°にピークを有しており、さらに、合成例4で得た酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2でも、2θが10~11°にピークを有している。2θが10~11°から計算される層間距離は、8.04~8.85Åであり、さらに、2,6-ジヒドロキシナフタレンの2つの酸素原子間の距離は7.9Å程度であることからも、層間にナフタレン構造を有することで層間距離が広がっていると考えられる。このことから酸化グラフェンの層間にジヒドロキシナフタレン由来の構造が挿入され、層間距離が拡大し、原料の酸化グラフェンとは異なる構造となっていることが分かる。
合成例2で得られた還元型酸化グラフェン、合成例5で得られた還元型酸化グラフェン-1,5-ジヒドロキシナフタレン複合材料1、合成例6で得られた還元型酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2、および合成例1で使用した黒鉛について、表面元素組成をX線光電子分光法(XPS)(装置:PHI社製QuanteraSXM)により測定した。測定は、超真空中において試料表面に軟X線を照射し、表面から放出される光電子をアナライザーで検出した。表1に検出されたC1sピークから得られた各官能基の割合(%)を示す。
合成例2で得られた還元型酸化グラフェン、合成例5で得られた還元型酸化グラフェン-1,5-ジヒドロキシナフタレン複合材料1、合成例6で得られた還元型酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2のラマンスペクトルを測定した(装置:日本分光製)。図3に合成例2で得られた還元型酸化グラフェンと合成例6で得られた還元型酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2のラマンスペクトルを示した。また表2には、得られたスペクトルから求めたグラファイト構造に由来する1590cm-1付近のGバンドのピーク強度と1360cm-1付近の欠陥構造に由来するDバンドのピーク強度比(G/D比)をまとめた。図3と表2から、還元型酸化グラフェン-ジヒドロキシナフタレン複合材料は、還元型グラフェンに比べ、グラファイト構造に由来するピークが鋭くなり、また強度が増大していることが分かった。このことから、本発明の還元型酸化グラフェン-ジヒドロキシナフタレン複合材料では、欠陥構造が修復されていることが明らかとなった。
(実施例1)
合成例5で得られた還元型酸化グラフェン-1,5-ジヒドロキシナフタレン複合材料1(89質量%)、カーボンブラック(3質量%)、カルボキシメチルセルロース(5質量%)、およびSBR(3質量%)を混合し、水を加えスラリー状にしたものを、銅箔(厚み15μm)からなる負極集電体の一方の面上に塗布し、これを乾燥し、負極活物質層を形成し、さらにプレスすることで負極集電体の片面に負極活物質層が形成された片面負極を得た。
合成例6で得られた還元型酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2(89質量%)、カーボンブラック(3質量%)、カルボキシメチルセルロース(5質量%)、およびSBR(3質量%)を混合し、水を加えスラリー状にしたものを、銅箔(厚み15μm)からなる負極集電体の一方の面上に塗布し、これを乾燥し、負極活物質層を形成し、さらにプレスすることで負極集電体の片面に負極活物質層が形成された片面負極を得た。
合成例6で得られた還元型酸化グラフェン-2,6-ジヒドロキシナフタレン複合材料2(71.2質量%)、黒鉛(17.8質量%)、カーボンブラック(3質量%)、カルボキシメチルセルロース(5質量%)、およびSBR(3質量%)を混合し、水を加えスラリー状にしたものを、銅箔(厚み15μm)からなる負極集電体の一方の面上に塗布し、これを乾燥し、負極活物質層を形成し、さらにプレスすることで負極集電体の片面に負極活物質層が形成された片面負極を得た。
合成例2で得られた還元型酸化グラフェン(89質量%)、カーボンブラック(3質量%)、CMC(5質量%)、およびSBR(3質量%)を混合し、水を加えスラリー状にしたものを、銅箔(厚み15μm)からなる負極集電体の一方の面上に塗布し、これを乾燥し、負極活物質層を形成し、さらにプレスすることで負極集電体の片面に負極活物質層が形成された片面負極を得た。
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)を体積比(EC/DEC)30/70で混合し、そこにLiPF6を1mol/Lとなるように溶解させて電解液を調製した。
上記方法で作製した負極とLi箔を所定の形状に成形した後、多孔質のフィルムセパレータで挟んで積層し、それぞれにタブを溶接することで発電要素を得た。この発電要素をアルミニウムラミネートフィルムからなる外装体で包み、3方の端辺部を熱融着した後、上記電解液を注入し適度な真空度にて含浸させた。その後、減圧下にて残りの1方の端辺部を熱融着により封止し、実施例1~3および比較例1のハーフセルを得た。
上記方法で作製したハーフセルについて、45℃の恒温槽中、0.1Cの定電流定電圧で0Vまで充電し、0.1Cの定電流で1.5Vまで放電した。このようにして得られた充電容量と放電容量の比から初回の充放電効率を求めた。得られた結果を表3にまとめて示す。実施例1~3と比較例1の比較から、還元型酸化グラフェン-ジヒドロキシナフタレン複合材料を用いたハーフセルでは、高容量で初回の充放電効率が改善されていることが分かった。
正極活物質としてのLiNi0.8Co0.15Al0.05O2と、導電補助剤としてのカーボンブラックと、正極結着剤としてのポリフッ化ビニリデンとを、94:3:3の質量比で計量し、それらをN-メチルピロリドンと混合して、正極スラリーとした。そして、正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の一方の面上に塗布し、これを乾燥し、正極活物質層を形成し、さらにプレスすることで、正極を作製した。
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)を体積比(EC/DEC)30/70で混合し、そこにLiPF6を1mol/Lとなるように溶解させて電解液を調製した。
実施例4では、実施例1の負極を使用した。実施例5では、実施例2の負極を使用した。実施例6では、実施例3の負極を使用した。比較例2では、比較例1の負極を使用した。負極と正極を所定の形状に成形した後、多孔質のフィルムセパレータで挟んで積層し、それぞれにタブを溶接することで発電要素を得た。この発電要素をアルミニウムラミネートフィルムからなる外装体で包み、3方の端辺部を熱融着した後、上記電解液を注入し適度な真空度にて含浸させた。その後、減圧下にて残りの1方の端辺部を熱融着により封止し、実施例4~6および比較例2のフルセルを得た。
上記方法で作製したフルセルについて、20℃の恒温槽中、0.1Cの定電流定電圧で4.2Vまで充電し、0.1Cの定電流で2Vまで放電した。このようにして得られた充電容量と放電容量の比から初回の充放電効率を求めた。2回目もまた、同様に0.1Cの定電流定電圧で4.2Vまで充電し、0.1Cの定電流で2Vまで放電した。初回の放電容量に対する2回目の放電容量の比率(=100×2回目初回放電容量/初回放電容量)を容量維持率として求めた。得られた結果を表4にまとめて示す。
Claims (6)
- 酸化グラフェンと、1,5-ジヒドロキシナフタレンおよび/または2,6-ジヒドロキシナフタレンとを混合して温度50℃~150℃で反応させて反応生成物を得る反応工程と、前記反応生成物を温度300℃~900℃で熱処理して還元する熱処理工程とを含む製造方法により得られ、
X線光電子分光法(XPS)のC1sピークから得られた分析結果において、C-C、C=C、CHx結合の割合が92~94%であり、XPSにより測定された表面の元素組成分析(atomic%)に基づく、炭素元素に対する酸素元素の比(O/C)が0.045~0.047であり、かつ、
ラマン分光により測定された吸収スペクトル分析に基づく、1590cm -1 の吸収強度と、1360cm -1 の吸収強度の比(G/D比)が1.04~1.07である、リチウムイオン二次電池用負極材料。 - 酸化グラフェンと、1,5-ジヒドロキシナフタレンおよび/または2,6-ジヒドロキシナフタレンとを混合して反応生成物を得る反応工程と前記反応生成物を還元する熱処理工程とを含む、リチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法であって、
前記リチウムイオン二次電池用負極材料が、
X線光電子分光法(XPS)のC1sピークから得られた分析結果において、C-C、C=C、CHx結合の割合が92~94%であり、XPSにより測定された表面の元素組成分析(atomic%)に基づく、炭素元素に対する酸素元素の比(O/C)が0.045~0.047であり、かつ、
ラマン分光により測定された吸収スペクトル分析に基づく、1590cm -1 の吸収強度と、1360cm -1 の吸収強度の比(G/D比)が1.04~1.07である、リチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。 - 前記反応工程における温度が50℃~150℃であることを特徴とする請求項2に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。
- 前記熱処理工程における温度が300℃~900℃であることを特徴とする請求項2または3に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。
- リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質を含む正極と、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を含む負極と、非水電解液とを含み、前記負極活物質が、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料を含む、リチウムイオン二次電池。
- 前記負極活物質における請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料の含有量が20質量%以上である、請求項5に記載のリチウムイオン二次電池。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019145272 | 2019-08-07 | ||
JP2019145272 | 2019-08-07 | ||
PCT/JP2020/029555 WO2021024961A1 (ja) | 2019-08-07 | 2020-07-31 | 還元型酸化グラフェン-ジヒドロキシナフタレン複合材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2021024961A1 JPWO2021024961A1 (ja) | 2021-02-11 |
JP7447904B2 true JP7447904B2 (ja) | 2024-03-12 |
Family
ID=74503831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021537296A Active JP7447904B2 (ja) | 2019-08-07 | 2020-07-31 | 還元型酸化グラフェン-ジヒドロキシナフタレン複合材料 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7447904B2 (ja) |
WO (1) | WO2021024961A1 (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014532024A (ja) | 2012-07-20 | 2014-12-04 | エルジー・ケム・リミテッド | カーボン−シリコン複合体、その製造方法及びこれを含む負極活物質 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014029785A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Dow Corning Toray Co Ltd | ケイ素含有炭素系複合材料 |
-
2020
- 2020-07-31 WO PCT/JP2020/029555 patent/WO2021024961A1/ja active Application Filing
- 2020-07-31 JP JP2021537296A patent/JP7447904B2/ja active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014532024A (ja) | 2012-07-20 | 2014-12-04 | エルジー・ケム・リミテッド | カーボン−シリコン複合体、その製造方法及びこれを含む負極活物質 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2021024961A1 (ja) | 2021-02-11 |
WO2021024961A1 (ja) | 2021-02-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2876723B1 (en) | Lithium secondary battery | |
WO2017047280A1 (ja) | リチウム二次電池及びその製造方法 | |
WO2017094416A1 (ja) | リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池、並びにそれらの製造方法 | |
JP7040460B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用黒鉛系材料の製造方法、リチウムイオン二次電池用負極の製造方法、及びリチウムイオン二次電池の製造方法 | |
JP6933216B2 (ja) | 非水電解液及びリチウムイオン二次電池 | |
WO2016152425A1 (ja) | ハイドロフルオロエーテル化合物、非水電解液およびリチウムイオン二次電池 | |
US10693123B2 (en) | Positive electrode and secondary battery using same | |
JP7070676B2 (ja) | 還元型グラフェン系材料 | |
WO2016021596A1 (ja) | リチウム二次電池およびその製造方法 | |
JP6720974B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
US20220231336A1 (en) | Lithium borate compound, additive for lithium secondary battery, nonaqueous electrolytic solution for lithium secondary battery, precursor for lithium secondary battery, and production method for lithium secondary battery | |
JP6744216B2 (ja) | リチウムイオン電池の負極の製造方法、並びにリチウムイオン電池の製造方法 | |
JP6398984B2 (ja) | 新規化合物、電解液及び二次電池 | |
JP6451638B2 (ja) | 新規化合物、電解液及び二次電池、並びに電気自動車及び電力システム | |
JP7006614B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
WO2018096889A1 (ja) | 非水電解液、及びリチウムイオン二次電池 | |
WO2019111958A1 (ja) | 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池 | |
JP7447904B2 (ja) | 還元型酸化グラフェン-ジヒドロキシナフタレン複合材料 | |
WO2020145298A1 (ja) | 還元型酸化グラフェン-黒鉛複合材料、その製造方法、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
WO2020235447A1 (ja) | 炭素材料、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP7428346B2 (ja) | リチウム二次電池、及びリチウム二次電池の製造方法 | |
US10944098B2 (en) | Negative electrode active material particle, negative electrode, lithium-ion secondary battery, and production method of negative electrode active material particle | |
WO2015037379A1 (ja) | 新規化合物、電解液及び二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230602 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230912 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231110 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240130 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240212 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7447904 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |