WO2012001988A1 - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
リチウムイオンを吸蔵および放出することができる第一活物質と、アニオンを吸蔵および放出することができる第二活物質と、を含む正極と、
リチウムイオンを吸蔵および放出することができる負極活物質を含む負極と、
リチウムイオンと前記アニオンとの塩を含む電解質と、を備え、
前記第二活物質は、テトラカルコゲノフルバレン骨格を繰り返し単位の中に含む重合体である、非水電解質二次電池を提供する。
テトラカルコゲノフルバレン骨格を含む重合体の合成は、前駆体の合成工程と、重合体の合成工程との2段階で行った。
実施例1では、リチウムイオンを吸蔵および放出することができる正極活物質(第一活物質)と、アニオンを吸蔵および放出することができる有機活物質(第二活物質)とを用いて、図1に示すコイン型の非水電解質二次電池を作製した。第一活物質としては、バナジウム酸化物である五酸化バナジウム(V2O5)を用い、第二活物質としては、上記で合成した重合体10bを用い、負極としてリチウム金属を用いた。
上記で合成した重合体10bを67mgと、V2O5(Aldrich社製)を54mgと、導電助剤としてアセチレンブラックを160mgとを秤量し、これらを乳鉢に入れて均一に混練した。さらに、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン33mgを添加して乳鉢中で均一に混錬した。こうして得られた均一な合剤を、集電体であるステンレスメッシュ(ニラコ社製、30メッシュ)上に圧延ローラーで圧着し、真空乾燥を行い、直径16mmの円盤状に打ち抜くことによって、正極を作製した。この正極における、活物質の塗布重量は、V2O5が7.5mg、重合体10bが9.2mgであった。
上記で作製した正極を用い、負極としてリチウム金属(0.3mm厚み)を用いた。電解質を溶解させる溶媒として、炭酸エチレン(EC)と炭酸エチルメチル(EMC)とを体積比1:3で混合した溶媒を用いた。この溶媒中に、電解質として6フッ化リン酸リチウムを、濃度が1.25mol/L濃度となるように溶解させることによって、電解液を作製した。
比較例1では、リチウムイオンを吸蔵および放出することができる正極活物質である五酸化バナジウム(V2O5)のみを用い、負極としてリチウム金属を用いて、図1に示すコイン型の非水電解質二次電池を作製した。
比較例2では、上記で合成した重合体10bのみを用い、負極としてリチウム金属を用いて、図1に示すコイン型の非水電解質二次電池を作製した。
実施例1、比較例1および比較例2において得たそれぞれのコイン型非水電解質二次電池に対して、充放電容量評価、出力(パルス放電特性)評価および入力(パルス充電特性)評価を行った。なお、これらの試験は、全て25℃の恒温槽環境内に電池を置いて行った。
Claims (13)
- リチウムイオンを吸蔵および放出することができる第一活物質と、アニオンを吸蔵および放出することができる第二活物質と、を含む正極と、
リチウムイオンを吸蔵および放出することができる負極活物質を含む負極と、
リチウムイオンと前記アニオンとの塩を含む電解質と、を備え、
前記第二活物質は、テトラカルコゲノフルバレン骨格を繰り返し単位の中に含む重合体である、非水電解質二次電池。 - 前記非水電解質二次電池は、前記第一活物質がリチウムイオンを吸蔵および放出することができる電位範囲と、前記第二活物質が前記アニオンを吸蔵および放出することができる電位範囲とが互いに重複した、重複電位領域を有する、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記第一活物質の少なくとも1つの還元電位は、前記第二活物質の少なくとも1つの還元電位よりも高い、請求項1に記載の非電解質二次電池。
- 前記第一活物質は、前記第二活物質の最も高い還元電位よりも高い還元電位を有する、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記第二活物質は、前記第一活物質の1つの還元電位よりも高い第一の還元電位と、前記第一活物質の1つの還元電位よりも低い第二の還元電位とを有する、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記第一活物質の1つの還元電位と、前記第二活物質の1つの還元電位とが、前記重複電位領域において存在し、
前記第一活物質の前記1つの還元電位が、前記第二活物質の前記1つの還元電位よりも高い、請求項2に記載の非水電解質二次電池。 - 前記第一活物質は、リチウムを含有していてもよい遷移金属酸化物である、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記遷移金属酸化物はV2O5である、請求項7に記載の非水電解質二次電池。
- 前記遷移金属酸化物はLiFePO4である、請求項7に記載の非水電解質二次電池。
- 前記重合体の主鎖に前記テトラカルコゲノフルバレン骨格が含まれている、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記重合体の側鎖に前記テトラカルコゲノフルバレン骨格が含まれている、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極が、正極集電体と、前記正極集電体の上に設けられ、前記第一活物質および前記第二活物質を含む正極活物質層とで構成され、
前記第二活物質が前記正極活物質層において均一に分布している、請求項1に記載の非水電解質二次電池。 - 前記重合体が親水性基を有さない請求項1に記載の非水電解質二次電池。
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