JP5625390B2 - 複合金属酸化物、電極およびナトリウム二次電池 - Google Patents
複合金属酸化物、電極およびナトリウム二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5625390B2 JP5625390B2 JP2010045022A JP2010045022A JP5625390B2 JP 5625390 B2 JP5625390 B2 JP 5625390B2 JP 2010045022 A JP2010045022 A JP 2010045022A JP 2010045022 A JP2010045022 A JP 2010045022A JP 5625390 B2 JP5625390 B2 JP 5625390B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal oxide
- secondary battery
- electrode
- composite metal
- sodium secondary
- 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
Images
Classifications
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G45/00—Compounds of manganese
- C01G45/12—Complex oxides containing manganese and at least one other metal element
- C01G45/1221—Manganates or manganites with trivalent manganese, tetravalent manganese or mixtures thereof
- C01G45/1228—Manganates or manganites with trivalent manganese, tetravalent manganese or mixtures thereof of the type (MnO2)-, e.g. LiMnO2 or Li(MxMn1-x)O2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/0018—Mixed oxides or hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/0018—Mixed oxides or hydroxides
- C01G49/0027—Mixed oxides or hydroxides containing one alkali metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/0018—Mixed oxides or hydroxides
- C01G49/0036—Mixed oxides or hydroxides containing one alkaline earth metal, magnesium or lead
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
- C01G51/40—Complex oxides containing cobalt and at least one other metal element
- C01G51/42—Complex oxides containing cobalt and at least one other metal element containing alkali metals, e.g. LiCoO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
- C01G51/80—Compounds containing cobalt, with or without oxygen or hydrogen, and containing one or more other elements
- C01G51/82—Compounds containing cobalt, with or without oxygen or hydrogen, and containing two or more other elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Complex oxides containing nickel and at least one other metal element
- C01G53/42—Complex oxides containing nickel and at least one other metal element containing alkali metals, e.g. LiNiO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Complex oxides containing nickel and at least one other metal element
- C01G53/42—Complex oxides containing nickel and at least one other metal element containing alkali metals, e.g. LiNiO2
- C01G53/44—Complex oxides containing nickel and at least one other metal element containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
- C01G53/50—Complex oxides containing nickel and at least one other metal element containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type (MnO2)n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2 or Li(MyNixMn1-x-y)O2
-
- 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
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- 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
- H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
-
- 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
- H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
-
- 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
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- 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
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/443—Particulate material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/50—Solid solutions
- C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/50—Solid solutions
- C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
- C01P2002/54—Solid solutions containing elements as dopants one element only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/54—Particles characterised by their aspect ratio, i.e. the ratio of sizes in the longest to the shortest dimension
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
- H01M2200/10—Temperature sensitive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/002—Inorganic electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0088—Composites
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Description
<1> Na、M1およびM2(ここで、M1は、Mg、Ca、SrおよびBaからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、M2は、Mn、Fe、CoおよびNiからなる群より選ばれる1種以上の元素を表す。)を含み、Na:M1:M2のモル比が、a:b:1(ここで、aは0.5以上1未満の範囲の値であり、bは0を超え0.5以下の範囲の値であり、かつa+bは0.5を超え1以下の範囲の値である。)である複合金属酸化物。
<2> M1が、Caを含む前記<1>記載の複合金属酸化物。
<3> M1が、Srを含む前記<1>または<2>記載の複合金属酸化物。
<4> 前記<1>〜<3>のいずれかに記載の複合金属酸化物を有する電極活物質。
<5> 前記<4>記載の電極活物質を有する電極。
<6> 前記<5>記載の電極を、正極として有するナトリウム二次電池。
<7> セパレータを更に有する前記<6>記載のナトリウム二次電池。
<8> セパレータが、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムを有するセパレータである前記<7>記載のナトリウム二次電池。
本発明の複合金属酸化物は、Na、M1およびM2(ここで、M1は、Mg、Ca、SrおよびBaからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、M2は、Mn、Fe、CoおよびNiからなる群より選ばれる1種以上の元素を表す。)を含み、Na:M1:M2のモル比が、a:b:1(ここで、aは0.5以上1未満の範囲の値であり、bは0を超え0.5以下の範囲の値であり、かつa+bは0.5を超え1以下の範囲の値である。)であることを特徴とする。
NaaM1 bM2O2(1)
(ここで、M1は、Mg、Ca、SrおよびBaからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、M2は、Mn、Fe、CoおよびNiからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、aは0.5以上1未満の範囲の値であり、bは0を超え0.5以下の範囲の値であり、かつa+bは0.5を超え1以下の範囲の値である。)
式(1)において、酸素原子のモル比を表す2の値は、若干変化することがある。変化する範囲としては、例えば2±0.5程度、すなわち、式(1)における酸素原子のモル比の範囲は、(2−0.5)以上(2+0.5)以下程度である。
本発明の複合金属酸化物は、焼成により本発明の複合金属酸化物となり得る組成を有する金属含有化合物の混合物を焼成することによって製造できる。具体的には、対応する金属元素を含有する金属含有化合物を所定の組成となるように秤量し、これらを混合することにより得られた混合物を焼成することによって製造できる。例えば、好ましいモル比の一つであるNa:Ca:Fe=0.90:0.10:1.00のモル比を有する複合金属酸化物は、Na2CO3、CaCO3およびFe3O4の各原料を、Na:Ca:Feのモル比が0.90:0.10:1.00となるように秤量し、それらを混合することにより得られた混合物を焼成することによって製造できる。この場合、得られる複合金属酸化物は、上記式(1)において、M1がCa、M2がFe、aが0.9、bが0.1であるNa0.9Ca0.1FeO2で表すことができる。
本発明の電極は、本発明の電極活物質を含有してなる。本発明の電極は、本発明の電極活物質、導電材およびバインダーを含む電極合剤を、電極集電体に担持させて製造することができる。
本発明のナトリウム二次電池は、本発明の電極を、正極として有する。本発明のナトリウム二次電池は、例えば、本発明の電極(正極)、セパレータ、負極集電体に負極合剤が担持されてなる負極およびセパレータをこの順に積層または積層・巻回することによって電極群を得、この電極群を電池ケース内に収納し、電解質および有機溶媒を含有する電解液を電極群に含浸させることによって、製造することができる。
本発明のナトリウム二次電池で用いることができる負極としては、負極活物質を含む負極合剤を負極集電体に担持したもの、ナトリウム金属またはナトリウム合金などのナトリウムイオンを吸蔵・脱離可能な電極を用いることができる。負極活物質としては、ナトリウムイオンを吸蔵・脱離することのできる天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体などの炭素材料が挙げられる。炭素材料の形状としては、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、または微粉末の凝集体などのいずれでもよい。ここで、炭素材料は、導電材としての役割を果たす場合もある。
本発明のナトリウム二次電池で用いることができるセパレータの材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質を挙げることができ、これらの材質からなる多孔質フィルム、不織布、織布などの形態を有する材料をセパレータとして用いることができる。また、これらの材質、材料を2種以上用いて、単層セパレータまたは積層セパレータとしてもよい。セパレータとしては、例えば特開2000−30686号公報、特開平10−324758号公報等に記載のセパレータを挙げることができる。セパレータの厚みは、電池の体積エネルギー密度が上がり、内部抵抗が小さくなるという点で、機械的強度が保たれる限り薄いほど好ましい。セパレータの厚みは一般に、5〜200μm程度が好ましく、より好ましくは5〜40μm程度である。
以下、セパレータとして好ましい耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムについて説明する。ここで、このセパレータの厚みは、通常5μm以上40μm以下、好ましくは20μm以下である。また、耐熱多孔層の厚みをA(μm)、多孔質フィルムの厚みをB(μm)としたときには、A/Bの値が、0.1以上1以下であることが好ましい。また更に、このセパレータは、イオン透過性の観点から、ガーレー法による透気度が50〜300秒/100ccであることが好ましく、50〜200秒/100ccであることがさらに好ましい。このセパレータの空孔率は、通常30〜80体積%、好ましくは40〜70体積%である。
積層フィルムにおいて、耐熱多孔層は、耐熱樹脂を含有することが好ましい。イオン透過性をより高めるために、耐熱多孔層の厚みは、1μm以上10μm以下、さらには1μm以上5μm以下、特に1μm以上4μm以下という薄い耐熱多孔層であることが好ましい。また、耐熱多孔層は微細孔を有し、その孔のサイズ(直径)は通常3μm以下、好ましくは1μm以下である。さらに、耐熱多孔層は、後述のフィラーを含有することもできる。また、耐熱多孔層は、無機粉末により構成されていてもよい。
積層フィルムにおいて、多孔質フィルムは、微細孔を有し、シャットダウンすることが好ましい。この場合、多孔質フィルムは、熱可塑性樹脂を含有する。この多孔質フィルムの厚みは、通常、3〜30μmであり、さらに好ましくは3〜25μmである。多孔質フィルムは、上記耐熱多孔層と同様に、微細孔を有し、その孔のサイズは通常3μm以下、好ましくは1μm以下である。多孔質フィルムの空孔率は、通常30〜80体積%、好ましくは40〜70体積%である。二次電池において、通常の使用温度を越えた場合には、多孔質フィルムは、それを構成する熱可塑性樹脂の軟化により、微細孔を閉塞することができる。
本発明のナトリウム二次電池で用いることができる電解液において、電解質としては、NaClO4、NaPF6、NaAsF6、NaSbF6、NaBF4、NaCF3SO3、NaN(SO2CF3)2、低級脂肪族カルボン酸ナトリウム塩、NaAlCl4などが挙げられ、これらの2種以上の混合物を使用してもよい。これらの中でもフッ素を含むNaPF6、NaAsF6、NaSbF6、NaBF4、NaCF3SO3およびNaN(SO2CF3)2からなる群から選ばれた少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。
電極活物質としての複合金属酸化物、導電材としてのアセチレンブラック(電気化学工業株式会社製)、およびバインダーとしてのPVDF(株式会社クレハ製、PolyVinylideneDiFluoride)を、電極活物質:導電材:バインダー=85:10:5(重量比)の組成となるようにそれぞれ秤量した。その後、まず複合金属酸化物とアセチレンブラックをメノウ乳鉢で十分に混合して得られた混合物に、N−メチル−2−ピロリドン(NMP:東京化成工業株式会社製)を適量加え、さらにPVDFを加えて引き続き均一になるように混合して、スラリー化した。得られたスラリーを、集電体である厚さ40μmのアルミ箔上に、アプリケータを用いて100μmの厚さで塗布し、これを乾燥機に入れ、NMPを除去させながら、十分に乾燥することによって電極シートを得た。この電極シートを電極打ち抜き機で直径1.5cmに打ち抜いた後、ハンドプレスにて十分に圧着し、電極(正極)を得た。
コインセル(宝泉株式会社製)の下側パーツの窪みに、アルミ箔を下に向けて正極を置き、そして電解液としての濃度1MのNaClO4/プロピレンカーボネート、セパレータとしてのポリプロピレン多孔質フィルム(厚み20μm)、および負極としての金属ナトリウム(アルドリッチ社製)を組み合わせて、電池を作製した。なお、電池の組み立てはアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
測定は、株式会社リガク製の粉末X線回折測定装置RINT2500TTR型を用いて、以下の条件で行った:
X線 :CuKα
電圧−電流 :40kV−140mA
測定角度範囲:2θ=10〜90°
ステップ :0.02°
スキャンスピード:4°/分
(1)複合金属酸化物の製造
金属含有化合物として、炭酸ナトリウム(Na2CO3:和光純薬工業株式会社製:純度99.8%)、および酸化鉄(II、III)(Fe3O4:株式会社高純度化学研究所製:純度99%)を用い、Na:Feのモル比が1.00:1.00となるように秤量し、乾式ボールミルで4時間にわたって混合して、金属含有化合物の混合物を得た。得られた金属含有化合物の混合物を、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて空気雰囲気において加熱して650℃で2時間にわたって保持して焼成した。焼成は2回行った。このようにして比較例1の複合金属酸化物C1(NaFeO2)を得た。比較例1の複合金属酸化物C1の粉末X線回折図形を図1に示している。図1より複合金属酸化物C1の結晶構造は層状構造であることがわかる。
比較例1の複合金属酸化物C1を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、以下の条件で定電流充放電試験を実施した。
充電は、4.0Vまで0.1Cレート(10時間で完全充電する速度)でCC(コンスタントカレント:定電流)充電することにより行った。放電は、該充電速度と同じ速度で、CC放電を行い、電圧1.5Vでカットオフすることにより行った。次サイクル以降の充電、放電は、該充電速度と同じ速度で行い、1サイクル目と同様に、充電電圧4.0V、放電電圧1.5Vでカットオフした。
(1)複合金属酸化物の製造
金属含有化合物として、炭酸ナトリウム(Na2CO3:和光純薬工業株式会社製:純度99.8%)、炭酸カルシウム(CaCO3:宇部マテリアルズ株式会社製、CS−3NA、純度99%以上)、および酸化鉄(II、III)(Fe3O4:株式会社高純度化学研究所製:純度99%)を用い、Na:Ca:Feのモル比が0.99:0.01:1.00となるように秤量し、乾式ボールミルで4時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた金属含有化合物の混合物を、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて空気雰囲気において加熱して650℃で2時間にわたって保持して焼成した。焼成は2回行った。このようにして実施例1の複合金属酸化物E1(Na0.99Ca0.01FeO2)を得た。実施例1の複合金属酸化物E1の粉末X線回折図形を図2に示している。図2より複合金属酸化物E1の結晶構造は層状構造であることがわかる。
実施例1の複合金属酸化物E1を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の相対放電容量は134であり、また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は44%であり、Caを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表1に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
Na:Ca:Feのモル比が0.95:0.05:1.00となる量で金属含有化合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例2の複合金属酸化物E2(Na0.95Ca0.05FeO2)を得た。実施例2の複合金属酸化物E2の粉末X線回折図形を図3に示している。図3より複合金属酸化物E2の結晶構造は層状構造であることがわかる。
実施例2の複合金属酸化物E2を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の相対放電容量は160であり、また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は52%であり、Caを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表1に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
Na:Ca:Feのモル比が0.90:0.10:1.00となる量で金属含有化合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例3の複合金属酸化物E3(Na0.90Ca0.10FeO2)を得た。実施例3の複合金属酸化物E3の粉末X線回折図形を図4に示している。図4より複合金属酸化物E3の結晶構造は層状構造であることがわかる。
実施例3の複合金属酸化物E3を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の相対放電容量は170であり、また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は59%であり、Caを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表1に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
Na:Ca:Feのモル比が0.85:0.15:1.00となる量で金属含有化合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例4の複合金属酸化物E4(Na0.85Ca0.15FeO2)を得た。実施例4の複合金属酸化物E4の粉末X線回折図形を図5に示している。図5より複合金属酸化物E4の結晶構造は層状構造であることがわかる。
実施例4の複合金属酸化物E4を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の相対放電容量は168であり、また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は60%であり、Caを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表1に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
Na:Ca:Feのモル比が0.80:0.20:1.00となる量で金属含有化合物を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例5の複合金属酸化物E5(Na0.80Ca0.20FeO2)を得た。実施例5の複合金属酸化物E5の粉末X線回折図形を図6に示している。図6より複合金属酸化物E5の結晶構造は層状構造であることがわかる。
実施例5の複合金属酸化物E5を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の相対放電容量は163であり、また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は61%であり、Caを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表1に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
金属含有化合物として、炭酸ナトリウム(Na2CO3:和光純薬工業株式会社製:純度99.8%)、水酸化ストロンチウム八水和物(Sr(OH)2・8H2O:和光純薬工業株式会社製:純度99%以上)、および酸化鉄(II、III)(Fe3O4:株式会社高純度化学研究所製:純度99%)を用い、Na:Sr:Feのモル比が0.95:0.05:1.00となるように秤量し、乾式ボールミルで4時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた金属含有化合物の混合物を、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて空気雰囲気において加熱して650℃で2時間にわたって保持して焼成した。焼成は2回行った。このようにして実施例6の複合金属酸化物E6(Na0.95Sr0.05FeO2)を得た。
実施例6の複合金属酸化物E6を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の相対放電容量は157であり、また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は48%であり、Srを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表2に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
Na:Sr:Feのモル比が0.90:0.10:1.00となる量で金属含有化合物を用いた以外は、実施例6と同様にして、実施例7の複合金属酸化物E7(Na0.90Sr0.10FeO2)を得た。
実施例7の複合金属酸化物E7を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の相対放電容量は154であり、また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は47%であり、Srを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表2に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
Na:Sr:Feのモル比が0.85:0.15:1.00となる量で金属含有化合物を用いた以外は、実施例6と同様にして、実施例8の複合金属酸化物E8(Na0.85Sr0.15FeO2)を得た。
実施例8の複合金属酸化物E8を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の相対放電容量は148であり、また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は47%であり、Srを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表2に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
金属含有化合物として、炭酸ナトリウム(Na2CO3:和光純薬工業株式会社製:純度99.8%)および酸化マンガン(IV)(MnO2:株式会社高純度化学研究所製:純度99.9%)を用い、Na:Mnのモル比が1.00:1.00となるように秤量し、乾式ボールミルで4時間にわたって混合して、金属含有化合物の混合物を得た。得られた金属含有化合物の混合物を、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて空気雰囲気において加熱して800℃で2時間にわたって保持して焼成した。焼成は2回行った。このようにして比較例2の複合金属酸化物C2(NaMnO2)を得た。
比較例2の複合金属酸化物C2を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の放電容量を100とした(以下、実施例9の電池における10サイクル目の放電容量は、比較例2の電池の充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の放電容量を100とした相対放電容量として示した)。また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は61%であった。結果を表3に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
金属含有化合物として、炭酸ナトリウム(Na2CO3:和光純薬工業株式会社製:純度99.8%)、炭酸カルシウム(CaCO3:宇部マテリアルズ株式会社製、CS−3NA、純度99%以上)および酸化マンガン(IV)(MnO2:株式会社高純度化学研究所製:純度99.9%)を用い、Na:Ca:Mnのモル比が0.90:0.10:1.00となるように秤量し、乾式ボールミルで4時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた金属含有化合物の混合物を、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて空気雰囲気において加熱して800℃で2時間にわたって保持して焼成した。焼成は2回行った。このようにして実施例9の複合金属酸化物E9(Na0.90Ca0.10MnO2)を得た。
実施例9の複合金属酸化物E9を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返した10サイクル目の相対放電容量は120であり、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は86%であり、Caを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表3に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
金属含有化合物として、炭酸ナトリウム(Na2CO3:和光純薬工業株式会社製:純度99.8%)、酸化マンガン(IV)(MnO2:株式会社高純度化学研究所製:純度99.9%)、酸化鉄(II、III)(Fe3O4:株式会社高純度化学研究所製:純度99%)、および酸化ニッケル(II)(NiO:株式会社高純度化学研究所製:純度99%)を用い、Na:Mn:Fe:Niのモル比が1.00:0.60:0.20:0.20となるように秤量し、乾式ボールミルで4時間にわたって混合して、金属含有化合物の混合物を得た。得られた金属含有化合物の混合物を、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて空気雰囲気において加熱して800℃で2時間にわたって保持して焼成した。焼成は2回行った。このようにして比較例3の複合金属酸化物C3(NaMn0.6Fe0.2Ni0.2O2)を得た。比較例3の複合金属酸化物C3の粉末X線回折図形を図7に示している。図7より複合金属酸化物E5の結晶構造は層状構造であることがわかる。
比較例3の複合金属酸化物C3を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の放電容量を100とした(以下、実施例10の電池における10サイクル目の放電容量は、比較例3の電池の充放電を10サイクル繰り返したときの10サイクル目の放電容量を100とした相対放電容量として示した)。また、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は88%であった。結果を表4に示している。
(1)複合金属酸化物の製造
金属含有化合物として、炭酸ナトリウム(Na2CO3:和光純薬工業株式会社製:純度99.8%)、酸化マグネシウム(MgO:和光純薬工業株式会社製:純度99%以上)、酸化マンガン(IV)(MnO:株式会社高純度化学研究所製:純度99.9%)、酸化鉄(II、III)(Fe3O4:株式会社高純度化学研究所製:純度99%)、および酸化ニッケル(II)(NiO:株式会社高純度化学研究所製:純度99%)を用い、Na:Mg:Mn:Fe:Niのモル比が0.90:0.10:0.60:0.20:0.20となるように秤量し、乾式ボールミルで4時間にわたって混合して金属含有化合物の混合物を得た。得られた金属含有化合物の混合物を、アルミナボートに充填し、電気炉を用いて空気雰囲気において加熱して800℃で2時間にわたって保持して焼成した。焼成は2回行った。このようにして実施例10の複合金属酸化物E10(Na0.90Mg0.10Mn0.6Fe0.2Ni0.2O2)を得た。実施例10の複合金属酸化物E10の粉末X線回折図形を図8に示している。図8より複合金属酸化物E10の結晶構造は層状構造であることがわかる。
実施例10の複合金属酸化物E10を用いて電極を作製し、該電極をナトリウム二次電池の正極として用いて、電池を作製し、比較例1の場合と同様の条件で、定電流充放電試験を実施した。この電池について、充放電を10サイクル繰り返した10サイクル目の相対放電容量は119であり、1サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の維持率は96%であり、Mgを含有させることにより、ナトリウム二次電池として充放電を繰り返したときの放電容量が大きくなることがわかった。結果を表4に示している。
(1)耐熱多孔層用塗工液の製造
NMP4200gに塩化カルシウム272.7gを溶解した後、パラフェニレンジアミン132.9gを添加して完全に溶解させた。得られた溶液に、テレフタル酸ジクロライド243.3gを徐々に添加して重合し、パラアラミドを得て、さらにNMPで希釈して、濃度2.0重量%のパラアラミド溶液(A)を得た。得られたパラアラミド溶液100gに、アルミナ粉末(a)2g(日本アエロジル社製、アルミナC、平均粒子径0.02μm)とアルミナ粉末(b)2g(住友化学株式会社製スミコランダム、AA03、平均粒子径0.3μm)とをフィラーとして計4g添加して混合し、ナノマイザーで3回処理し、さらに1000メッシュの金網で濾過、減圧下で脱泡して、スラリー状塗工液(B)を製造した。パラアラミドおよびアルミナ粉末の合計重量に対するアルミナ粉末(フィラー)の重量は、67重量%となる。
多孔質フィルムとしては、ポリエチレン製多孔質フィルム(膜厚12μm、透気度140秒/100cc、平均孔径0.1μm、空孔率50%)を用いた。厚み100μmのPETフィルムの上に上記ポリエチレン製多孔質フィルムを固定し、テスター産業株式会社製バーコーターにより、該多孔質フィルムの上に耐熱多孔層用スラリー状塗工液を塗工した。PETフィルム上の塗工された該多孔質フィルムを一体にしたまま、貧溶媒である水中に浸漬させ、パラアラミド多孔質膜(耐熱多孔層)を析出させた後、溶媒を乾燥させて、PETフィルムをはがして、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層された積層フィルムを得た。積層フィルムの厚みは16μmであり、パラアラミド多孔質膜(耐熱多孔層)の厚みは4μmであった。積層フィルムの透気度は180秒/100cc、空孔率は50%であった。積層フィルムにおける耐熱多孔層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察をしたところ、0.03μm〜0.06μm程度の比較的小さな微細孔と0.1μm〜1μm程度の比較的大きな微細孔とを有することがわかった。なお、積層フィルムの評価は、以下の(A)〜(C)のようにして行った。
積層フィルムの厚み、多孔質フィルムの厚みは、JIS規格(K7130−1992)に従い、測定した。また、耐熱多孔層の厚みとしては、積層フィルムの厚みから多孔質フィルムの厚みを差し引いた値を用いた。
(B)ガーレー法による透気度の測定
積層フィルムの透気度は、JIS P8117に基づいて、株式会社安田精機製作所製のデジタルタイマー式ガーレー式デンソメータで測定した。
(C)空孔率
得られた積層フィルムのサンプルを一辺の長さ10cmの正方形に切り取り、重量W(g)と厚みD(cm)を測定した。サンプル中のそれぞれの層の重量(Wi(g))を求め、Wiとそれぞれの層の材質の真比重(真比重i(g/cm3))とから、それぞれの層の体積を求めて、次式より空孔率(体積%)を求めた。
空孔率(体積%)=100×{1−(W1/真比重1+W2/真比重2+・・+Wn/真比重n)/(10×10×D)}
Claims (7)
- Na、M1およびM2(ここで、M1は、Mg、Ca、SrおよびBaからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、M2は、Mn、Fe、CoおよびNiからなる群より選ばれる1種以上の元素を表す。)を含み、Na:M1:M2のモル比が、a:b:1(ここで、aは0.5以上1未満の範囲の値であり、bは0を超え0.5以下の範囲の値であり、かつa+bは0.5を超え1以下の範囲の値である。)であり、結晶構造が層状構造を含む複合金属酸化物を有するナトリウム二次電池用の電極活物質。
- M1が、Caを含む請求項1記載のナトリウム二次電池用の電極活物質。
- M1が、Srを含む請求項1または2記載のナトリウム二次電池用の電極活物質。
- 請求項3記載の電極活物質を有する電極。
- 請求項4記載の電極を、正極として有するナトリウム二次電池。
- セパレータを更に有する請求項5記載のナトリウム二次電池。
- セパレータが、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムを有するセパレータである請求項6記載のナトリウム二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010045022A JP5625390B2 (ja) | 2009-03-13 | 2010-03-02 | 複合金属酸化物、電極およびナトリウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009060939 | 2009-03-13 | ||
JP2009060939 | 2009-03-13 | ||
JP2010045022A JP5625390B2 (ja) | 2009-03-13 | 2010-03-02 | 複合金属酸化物、電極およびナトリウム二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010235434A JP2010235434A (ja) | 2010-10-21 |
JP5625390B2 true JP5625390B2 (ja) | 2014-11-19 |
Family
ID=42728480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010045022A Active JP5625390B2 (ja) | 2009-03-13 | 2010-03-02 | 複合金属酸化物、電極およびナトリウム二次電池 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9502714B2 (ja) |
EP (1) | EP2410596A4 (ja) |
JP (1) | JP5625390B2 (ja) |
KR (1) | KR101708951B1 (ja) |
CN (1) | CN102349178B (ja) |
WO (1) | WO2010104202A1 (ja) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011129419A1 (ja) * | 2010-04-16 | 2011-10-20 | 住友化学株式会社 | 複合金属酸化物、正極活物質、正極およびナトリウム二次電池 |
JP5874328B2 (ja) | 2010-11-29 | 2016-03-02 | 住友化学株式会社 | 電極合剤ペースト、電極および非水電解質二次電池 |
US9972842B2 (en) * | 2011-02-15 | 2018-05-15 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Sodium secondary battery electrode and sodium secondary battery |
KR102058460B1 (ko) * | 2012-02-27 | 2019-12-23 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 난층 나트륨 버네싸이트 및 이의 제조방법 |
GB2503898A (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-15 | Faradion Ltd | Nickel doped compound for use as an electrode material in energy storage devices |
GB2503897A (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-15 | Faradion Ltd | Nickel doped compound for use as an electrode material in energy storage devices |
GB2503896A (en) | 2012-07-10 | 2014-01-15 | Faradion Ltd | Nickel doped compound for use as an electrode material in energy storage devices |
EP2962346B1 (en) | 2013-02-27 | 2018-06-13 | Umicore | Doped sodium manganese oxide cathode material for sodium ion batteries |
CN103259009B (zh) * | 2013-04-18 | 2019-06-14 | 恩力能源科技有限公司 | 一种水系碱金属离子电化学储能器件 |
JP6247051B2 (ja) * | 2013-08-28 | 2017-12-13 | 京セラ株式会社 | 二次電池用活物質およびそれを用いた二次電池 |
KR102144996B1 (ko) | 2013-09-30 | 2020-08-18 | 삼성전자주식회사 | 양극활물질, 및 이를 포함하는 양극 및 나트륨이차전지 |
KR102192082B1 (ko) | 2013-10-18 | 2020-12-16 | 삼성전자주식회사 | 음극 활물질, 상기 음극 활물질을 포함하는 음극 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지 |
KR102149334B1 (ko) | 2013-10-21 | 2020-08-28 | 삼성전자주식회사 | 양극활물질, 및 이를 포함하는 양극 및 나트륨이차전지 |
GB201400347D0 (en) * | 2014-01-09 | 2014-02-26 | Faradion Ltd | Doped nickelate compounds |
US20170062868A1 (en) * | 2014-02-21 | 2017-03-02 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Sodium secondary battery |
CN104795552B (zh) * | 2014-10-16 | 2016-08-24 | 中国科学院物理研究所 | 一种层状氧化物材料、制备方法、极片、二次电池和用途 |
JP6708326B2 (ja) * | 2014-11-18 | 2020-06-10 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ナトリウム二次電池用正極材料 |
US9660263B2 (en) | 2014-12-23 | 2017-05-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Layered oxide materials for batteries |
US9653731B2 (en) * | 2014-12-23 | 2017-05-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Layered oxide materials for batteries |
CN104617288B (zh) * | 2015-01-21 | 2017-05-31 | 中国科学院物理研究所 | 一种铜基富钠层状氧化物材料及其制备方法和用途 |
US20170025678A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Layered oxide materials for batteries |
EP3605673A4 (en) | 2017-03-29 | 2020-12-09 | Sumitomo Chemical Company Limited | ACTIVE MATERIAL OF ELECTRODE FOR SECONDARY SODIUM BATTERY, ELECTRODE FOR SECONDARY SODIUM BATTERY, SECONDARY SODIUM BATTERY AND COMPOSITE METAL OXIDE PREPARATION PROCESS |
US11217789B2 (en) | 2017-03-29 | 2022-01-04 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Composite metal oxide, positive electrode active material, positive electrode, sodium secondary battery, and method for producing composite metal oxide |
CN110504443B (zh) * | 2018-05-16 | 2022-10-25 | 中国电力科学研究院有限公司 | 具有阴离子变价的钠镁锰基层状氧化物材料、制备方法和用途 |
KR102112405B1 (ko) | 2018-07-27 | 2020-05-19 | 동국대학교 산학협력단 | 양극 활물질, 이를 포함하는 양극 및 이차전지 |
CN111952675B (zh) * | 2020-08-20 | 2021-07-27 | 陕西科技大学 | 一种高性能全固态钠离子电池及其制备方法 |
JP7571646B2 (ja) | 2021-03-29 | 2024-10-23 | 戸田工業株式会社 | ナトリウムフェライト粒子粉末及びその製造方法 |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4912081A (en) * | 1988-06-27 | 1990-03-27 | Atlantic Richfield Company | Boron-promoted reducible metal oxides |
JP4038868B2 (ja) | 1997-03-26 | 2008-01-30 | 住友化学株式会社 | パラアラミド系多孔質フィルムおよびそれを用いた電池用セパレーターとリチウム二次電池 |
JP3439082B2 (ja) * | 1997-07-16 | 2003-08-25 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
US6080507A (en) * | 1998-04-13 | 2000-06-27 | Celgard Inc. | Trilayer battery separator |
JP3175730B2 (ja) | 1998-04-27 | 2001-06-11 | 住友化学工業株式会社 | 非水電解質電池セパレーターとリチウム二次電池 |
JPH11317225A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-16 | Mitsubishi Materials Corp | リチウム二次電池用正極活物質およびその製造方法 |
JP2001332258A (ja) * | 2000-05-22 | 2001-11-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 複酸化物電極材料、その製造方法及びそれを用いた電池 |
TWI315591B (en) | 2000-06-14 | 2009-10-01 | Sumitomo Chemical Co | Porous film and separator for battery using the same |
JP5140896B2 (ja) * | 2000-06-14 | 2013-02-13 | 住友化学株式会社 | 多孔質フィルムおよびそれを用いた電池用セパレータ |
US7045250B2 (en) | 2000-11-13 | 2006-05-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte battery |
JP3778794B2 (ja) | 2000-11-13 | 2006-05-24 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池の充放電方法 |
JP2002280623A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | 酸化物熱電材料の製造方法 |
CA2750707A1 (en) | 2001-04-06 | 2002-12-05 | Valence Technology, Inc. | Sodium ion batteries |
GB0117235D0 (en) | 2001-07-14 | 2001-09-05 | Univ St Andrews | Improvements in or relating to electrochemical cells |
JP3626169B2 (ja) * | 2002-04-09 | 2005-03-02 | 松下電器産業株式会社 | 熱電変換材料およびその製造方法 |
JP5031192B2 (ja) | 2004-03-31 | 2012-09-19 | 準一 山木 | 非水電解質ナトリウム二次電池用正極活物質の製造方法 |
EP1737058A4 (en) | 2004-03-31 | 2007-12-05 | Jun-Ichi Yamaki | POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR A SECONDARY CELL WITH A WATER-FREE ELECTROLYTE |
EP1826845A4 (en) * | 2004-11-26 | 2010-12-15 | Sumitomo Chemical Co | POSITIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR A SECONDARY BATTERY WITH A WATER-FREE ELECTROLYTE |
JP4739769B2 (ja) | 2005-02-07 | 2011-08-03 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
US8815449B2 (en) | 2005-02-07 | 2014-08-26 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Positive electrode and non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP5142544B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2013-02-13 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
CN101168128A (zh) * | 2006-10-25 | 2008-04-30 | 刘芬 | 复合金属氧化物催化剂及其制备方法和用途 |
CN101157482B (zh) * | 2007-09-19 | 2010-12-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种掺杂改性Ca-Co-O体系过渡金属复合氧化物及其制备方法 |
JP2009135092A (ja) | 2007-11-09 | 2009-06-18 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 複合金属酸化物およびナトリウム二次電池 |
JP5093669B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2012-12-12 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | マンガン酸化物、電池用電極活物質、及びそれらの製造方法、並びに電池用電極活物質を用いた二次電池 |
-
2010
- 2010-03-02 JP JP2010045022A patent/JP5625390B2/ja active Active
- 2010-03-10 WO PCT/JP2010/054474 patent/WO2010104202A1/ja active Application Filing
- 2010-03-10 EP EP10750947.3A patent/EP2410596A4/en not_active Withdrawn
- 2010-03-10 CN CN201080011025.1A patent/CN102349178B/zh active Active
- 2010-03-10 US US13/256,159 patent/US9502714B2/en active Active
- 2010-03-10 KR KR1020117020781A patent/KR101708951B1/ko active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102349178B (zh) | 2016-01-20 |
US9502714B2 (en) | 2016-11-22 |
JP2010235434A (ja) | 2010-10-21 |
EP2410596A4 (en) | 2013-05-01 |
KR101708951B1 (ko) | 2017-02-21 |
US20120015230A1 (en) | 2012-01-19 |
CN102349178A (zh) | 2012-02-08 |
EP2410596A1 (en) | 2012-01-25 |
WO2010104202A1 (ja) | 2010-09-16 |
KR20110138348A (ko) | 2011-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5625390B2 (ja) | 複合金属酸化物、電極およびナトリウム二次電池 | |
WO2009099061A1 (ja) | 複合金属酸化物およびナトリウム二次電池 | |
WO2009099062A1 (ja) | 複合金属酸化物およびナトリウム二次電池 | |
JP5515306B2 (ja) | 複合金属酸化物およびナトリウム二次電池 | |
JP5383217B2 (ja) | 正極活物質およびナトリウム二次電池、ならびにオリビン型リン酸塩の製造方法 | |
JP5720389B2 (ja) | 複合金属酸化物およびナトリウム二次電池 | |
JP2009135092A (ja) | 複合金属酸化物およびナトリウム二次電池 | |
JP5287520B2 (ja) | 電極活物質、電極および非水電解質二次電池 | |
WO2010024304A1 (ja) | 電極活物質およびその製造方法 | |
JP5531602B2 (ja) | 電極活物質、電極および非水電解質二次電池 | |
US20100266900A1 (en) | Sodium-manganese mixed metal oxide, production method thereof and sodium secondary battery | |
WO2009099068A1 (ja) | ナトリウム二次電池 | |
JP5391709B2 (ja) | 複合金属酸化物およびナトリウム二次電池 | |
JP2010040311A (ja) | 電極活物質、電極およびナトリウム二次電池 | |
JP2009224320A (ja) | ナトリウム二次電池 | |
JP2009259601A (ja) | ナトリウムイオン二次電池用電極活物質およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140624 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140801 |
|
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: 20140902 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140915 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5625390 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |