JP7560939B2 - Positive electrode active material for sodium secondary battery, positive electrode for sodium secondary battery, sodium secondary battery - Google Patents
Positive electrode active material for sodium secondary battery, positive electrode for sodium secondary battery, sodium secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP7560939B2 JP7560939B2 JP2019044936A JP2019044936A JP7560939B2 JP 7560939 B2 JP7560939 B2 JP 7560939B2 JP 2019044936 A JP2019044936 A JP 2019044936A JP 2019044936 A JP2019044936 A JP 2019044936A JP 7560939 B2 JP7560939 B2 JP 7560939B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- active material
- secondary battery
- sodium secondary
- electrode active
- 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
- 239000011734 sodium Substances 0.000 title claims description 147
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 title claims description 121
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 title claims description 121
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 title claims description 111
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 81
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 68
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 46
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 46
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 46
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 36
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims description 14
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 47
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 description 32
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 28
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 24
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 22
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 18
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 17
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 17
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 11
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 11
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 10
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 10
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 9
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 9
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910019440 Mg(OH) Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical group [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 6
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 229910020346 SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 3
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020808 NaBF Inorganic materials 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 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
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 150000002697 manganese compounds Chemical class 0.000 description 2
- GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N manganese(III) oxide Inorganic materials O=[Mn]O[Mn]=O GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 2
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZYAMKYAPIQPWQR-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2,2-pentafluoro-3-methoxypropane Chemical compound COCC(F)(F)C(F)(F)F ZYAMKYAPIQPWQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUAMLBIYJDPGFU-UHFFFAOYSA-N 1,3-dimethoxypropane Chemical compound COCCCOC UUAMLBIYJDPGFU-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
- DOMLQXFMDFZAAL-UHFFFAOYSA-N 2-methoxycarbonyloxyethyl methyl carbonate Chemical compound COC(=O)OCCOC(=O)OC DOMLQXFMDFZAAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCTQNZRJAGLDPD-UHFFFAOYSA-N 3-(difluoromethoxy)-1,1,2,2-tetrafluoropropane Chemical compound FC(F)OCC(F)(F)C(F)F PCTQNZRJAGLDPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1,3-oxazolidin-2-one Chemical compound CN1CCOC1=O VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1OC(=O)OC1F DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKZFQPGIDVGTLZ-UHFFFAOYSA-N 4-(trifluoromethyl)-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC(F)(F)C1COC(=O)O1 GKZFQPGIDVGTLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021582 Cobalt(II) fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005839 GeS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002986 Li4Ti5O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021571 Manganese(III) fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002228 NASICON Substances 0.000 description 1
- 229910000528 Na alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014106 Na-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019338 NaMnO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021587 Nickel(II) fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006776 Si—Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020810 Sn-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020888 Sn-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020941 Sn-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020938 Sn-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018757 Sn—Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019204 Sn—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008897 Sn—La Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008953 Sn—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008937 Sn—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920009638 Tetrafluoroethylene-Hexafluoropropylene-Vinylidenefluoride Copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001447 alkali salts Chemical class 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
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- UKFWSNCTAHXBQN-UHFFFAOYSA-N ammonium iodide Chemical compound [NH4+].[I-] UKFWSNCTAHXBQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N butyronitrile Chemical compound CCCC#N KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004657 carbamic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 150000001786 chalcogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007766 curtain coating Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007590 electrostatic spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 239000003759 ester based solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004675 formic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- 229920006015 heat resistant resin Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- FZGIHSNZYGFUGM-UHFFFAOYSA-L iron(ii) fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Fe+2] FZGIHSNZYGFUGM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 239000005453 ketone based solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 description 1
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 description 1
- SRVINXWCFNHIQZ-UHFFFAOYSA-K manganese(iii) fluoride Chemical compound [F-].[F-].[F-].[Mn+3] SRVINXWCFNHIQZ-UHFFFAOYSA-K 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
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- SWVGZFQJXVPIKM-UHFFFAOYSA-N n,n-bis(methylamino)propan-1-amine Chemical compound CCCN(NC)NC SWVGZFQJXVPIKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DBJLJFTWODWSOF-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) fluoride Chemical compound F[Ni]F DBJLJFTWODWSOF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 150000003385 sodium Chemical class 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- ZNCPFRVNHGOPAG-UHFFFAOYSA-L sodium oxalate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C([O-])=O ZNCPFRVNHGOPAG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940039790 sodium oxalate Drugs 0.000 description 1
- PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N sodium peroxide Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][O-] PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 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
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- 229920006259 thermoplastic polyimide Polymers 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
本発明は、ナトリウム二次電池用正極活物質、ナトリウム二次電池用正極、ナトリウム二次電池および正極活物質中間体に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material for a sodium secondary battery, a positive electrode for a sodium secondary battery, a sodium secondary battery, and a positive electrode active material intermediate.
近年、二次電池としてリチウム二次電池が実用化され、用途が拡大している。しかしながら、リチウム二次電池で使用されているリチウム、ニッケルおよびコバルトは、資源的に豊富とは言えず、将来的には、リチウム、ニッケルおよびコバルト資源の枯渇が懸念される。 In recent years, lithium secondary batteries have come into practical use as secondary batteries, and their applications are expanding. However, the lithium, nickel, and cobalt used in lithium secondary batteries are not abundant resources, and there are concerns that these resources will be depleted in the future.
一方、同じアルカリ金属に属するナトリウムは、リチウムに比べて資源的にも豊富に存在し、リチウムより1桁安価である。また、ナトリウムは標準電位も比較的高いことから、ナトリウム二次電池は高容量な二次電池になり得ると考えられている。 On the other hand, sodium, which is also an alkali metal, is more abundant than lithium and is an order of magnitude cheaper than lithium. In addition, sodium has a relatively high standard potential, so it is thought that sodium secondary batteries can become high-capacity secondary batteries.
現行のリチウム二次電池の代わりに、ナトリウム二次電池を使用することができれば、資源枯渇の心配をすることなくして、例えば、車載用二次電池や分散型電力貯蔵用二次電池などの大型二次電池を大量に生産することが可能となる。 If sodium secondary batteries could be used instead of the current lithium secondary batteries, it would be possible to mass-produce large secondary batteries, such as in-vehicle secondary batteries and secondary batteries for distributed power storage, without having to worry about resource depletion.
特許文献1および非特許文献1には、NaMnO2で表されるナトリウム含有複合金属酸化物が正極活物質として用いられることが記載されている。
しかしながら、特許文献1および非特許文献1のナトリウム含有複合金属酸化物を正極活物質として用いたナトリウム二次電池は、エネルギー密度が低い。それゆえ、非水電解質二次電池用として十分に使用可能であるとは言い難い。
However, sodium secondary batteries using the sodium-containing composite metal oxides of
ナトリウム二次電池の構成のうち、エネルギー密度と、ナトリウム二次電池に用いるナトリウム二次電池用正極活物質の性能とは密接な関係があることが知られている。具体的には、ナトリウム二次電池用正極活物質の質量エネルギー密度が高いと、得られるナトリウム二次電池の質量エネルギー密度が高くなる。 It is known that there is a close relationship between the energy density of the components of a sodium secondary battery and the performance of the positive electrode active material for the sodium secondary battery used in the sodium secondary battery. Specifically, if the mass energy density of the positive electrode active material for the sodium secondary battery is high, the mass energy density of the resulting sodium secondary battery will be high.
正極活物質の質量エネルギー密度(単位:mWh/g)は、正極活物質の単位質量当たりの放電電圧と放電容量との積で表される。本明細書においては、質量エネルギー密度を単に「エネルギー密度」と称することがある。高いエネルギー密度の正極活物質を得るためには、放電電圧と放電容量とを高くすることが求められていた。 The mass energy density (unit: mWh/g) of a positive electrode active material is expressed as the product of the discharge voltage and discharge capacity per unit mass of the positive electrode active material. In this specification, the mass energy density may be simply referred to as "energy density." In order to obtain a positive electrode active material with a high energy density, it has been necessary to increase the discharge voltage and discharge capacity.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、放電電圧および放電容量がともに高いナトリウム二次電池を与えることができるナトリウム二次電池用正極活物質を提供することを目的とする。また、本発明は、このようなナトリウム二次電池用正極活物質を用いた高性能のナトリウム二次電池用正極およびナトリウム二次電池を提供することを併せて目的とする。さらに、本発明は、このようなナトリウム二次電池用正極活物質を好適に製造可能な正極活物質中間体を提供することを併せて目的とする。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide a positive electrode active material for a sodium secondary battery that can provide a sodium secondary battery with both high discharge voltage and high discharge capacity. Another aim of the present invention is to provide a high-performance positive electrode for a sodium secondary battery and a sodium secondary battery that use such a positive electrode active material for a sodium secondary battery. A further aim of the present invention is to provide a positive electrode active material intermediate that can be used to suitably manufacture such a positive electrode active material for a sodium secondary battery.
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、以下の[1]~[8]の発明を包含する。
[1]O3型の結晶構造を有し、Na、Mn、TiおよびMgを含む複合金属酸化物からなる活物質粒子と、前記活物質粒子の表面を覆う炭素層と、を有するナトリウム二次電池用正極活物質。
In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention includes the following inventions [1] to [8].
[1] A positive electrode active material for a sodium secondary battery, comprising: active material particles made of a composite metal oxide having an O3 type crystal structure and containing Na, Mn, Ti, and Mg; and a carbon layer covering the surfaces of the active material particles.
[2]前記複合金属酸化物は、以下の式(1)で表される[1]に記載のナトリウム二次電池用正極活物質。
Naa(M1
wM2
vMnxTiy-zMgz)O2 (1)
(ここで、M1はCo、Niを表し、M2はFe、Cu、MoおよびCaからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、aは0.6以上1以下であり、wは0以上0.25未満であり、vは0以上0.25未満であり、w+vは0以上0.25未満であり、xは0を超え0.98未満であり、yは0.02を超え0.5以下であり、zは0.03以上0.5未満であり、かつw+v+x+y=1であり、y>zである。)
[2] The positive electrode active material for a sodium secondary battery according to [1], wherein the composite metal oxide is represented by the following formula (1):
Na a (M 1 w M 2 v Mn x Ti y-z Mg z )O 2 (1)
(Here, M1 represents Co or Ni, M2 represents one or more elements selected from the group consisting of Fe, Cu, Mo, and Ca, a is 0.6 or more and 1 or less, w is 0 or more and less than 0.25, v is 0 or more and less than 0.25, w+v is 0 or more and less than 0.25, x is more than 0 and less than 0.98, y is more than 0.02 and 0.5 or less, z is 0.03 or more and less than 0.5, and w+v+x+y=1, y>z.)
[3]w=0である[2]に記載のナトリウム二次電池用正極活物質。 [3] A positive electrode active material for a sodium secondary battery according to [2], in which w = 0.
[4][1]~[3]のいずれか一項に記載の正極活物質を含有するナトリウム二次電池用正極。 [4] A positive electrode for a sodium secondary battery containing the positive electrode active material described in any one of [1] to [3].
[5]正極、負極および非水電解質を有するナトリウム二次電池であって、前記正極が[4]に記載のナトリウム二次電池用正極を有するナトリウム二次電池。 [5] A sodium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, the positive electrode having the positive electrode for sodium secondary batteries described in [4].
[6]O3型の結晶構造を有し、Na、Mn、TiおよびMgを含む複合金属酸化物からなる正極活物質中間体。 [6] A positive electrode active material intermediate having an O3 type crystal structure and consisting of a composite metal oxide containing Na, Mn, Ti and Mg.
[7]前記複合金属酸化物は、以下の式(1)で表される[6]に記載の正極活物質中間体。
Naa(M1
wM2
vMnxTiy-zMgz)O2 (1)
(ここで、M1はCo、Niを表し、M2はFe、Cu、MoおよびCaからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、aは0.6以上1以下であり、wは0以上0.25未満であり、vは0以上0.25未満であり、w+vは0以上0.25未満であり、xは0を超え0.98未満であり、yは0.02を超え0.5以下であり、zは0.03以上0.5未満であり、かつw+v+x+y=1であり、y>zである。)
[7] The positive electrode active material intermediate according to [6], wherein the composite metal oxide is represented by the following formula (1):
Na a (M 1 w M 2 v Mn x Ti y-z Mg z )O 2 (1)
(Here, M1 represents Co or Ni, M2 represents one or more elements selected from the group consisting of Fe, Cu, Mo, and Ca, a is 0.6 or more and 1 or less, w is 0 or more and less than 0.25, v is 0 or more and less than 0.25, w+v is 0 or more and less than 0.25, x is more than 0 and less than 0.98, y is more than 0.02 and 0.5 or less, z is 0.03 or more and less than 0.5, and w+v+x+y=1, y>z.)
[8]w=0である[7]に記載の正極活物質中間体。 [8] The positive electrode active material intermediate according to [7], where w = 0.
本発明によれば、放電電圧および放電容量がともに高いナトリウム二次電池を与えることができるナトリウム二次電池用正極活物質を提供することができる。また、本発明によれば、このようなナトリウム二次電池用正極活物質を用いた高性能のナトリウム二次電池用正極およびナトリウム二次電池を提供することができる。さらに、本発明によれば、このようなナトリウム二次電池用正極活物質を好適に製造可能な正極活物質中間体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a positive electrode active material for a sodium secondary battery that can provide a sodium secondary battery with both high discharge voltage and high discharge capacity. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a high-performance positive electrode for a sodium secondary battery and a sodium secondary battery that use such a positive electrode active material for a sodium secondary battery. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a positive electrode active material intermediate that can be used to suitably manufacture such a positive electrode active material for a sodium secondary battery.
<ナトリウム二次電池用正極活物質>
本実施形態のナトリウム二次電池用正極活物質は、O3型の結晶構造を有し、Na、Mn、TiおよびMgを含む複合金属酸化物からなる活物質粒子と、前記活物質粒子の表面を覆う炭素層と、を有する。
<Positive electrode active material for sodium secondary batteries>
The positive electrode active material for a sodium secondary battery of this embodiment has an O3 type crystal structure and includes active material particles made of a composite metal oxide containing Na, Mn, Ti, and Mg, and a carbon layer covering the surfaces of the active material particles.
以下の説明では、ナトリウム二次電池用正極活物質を、単に「正極活物質」と称することがある。 In the following description, the positive electrode active material for sodium secondary batteries may be simply referred to as the "positive electrode active material."
本明細書において「正極活物質の放電容量(単位:mAh/g)」とは、ナトリウム二次電池について測定される放電容量を、ナトリウム二次電池に用いた正極に含まれる正極活物質の質量で割った値を指す。すなわち、「正極活物質の放電容量」とは、正極活物質の単位質量あたりの放電容量を指す。 In this specification, "discharge capacity of the positive electrode active material (unit: mAh/g)" refers to the value obtained by dividing the discharge capacity measured for a sodium secondary battery by the mass of the positive electrode active material contained in the positive electrode used in the sodium secondary battery. In other words, "discharge capacity of the positive electrode active material" refers to the discharge capacity per unit mass of the positive electrode active material.
本明細書において「正極活物質の放電電圧(単位:V)」とは、ナトリウム二次電池について測定される放電電圧を指す。 In this specification, "discharge voltage of the positive electrode active material (unit: V)" refers to the discharge voltage measured for a sodium secondary battery.
(活物質粒子)
活物質粒子を構成する複合金属酸化物は、層状岩塩構造に代表されるO3型の結晶構造を有する。そのため、本実施形態のナトリウム二次電池用正極活物質をナトリウム二次電池の正極に用いたとき、ナトリウム二次電池の充電および放電に応じて、活物質粒子にナトリウムイオンの挿入、脱離が可逆的に生じやすい。
活物質粒子は、本発明における「正極活物質中間体」に該当する。
(Active material particles)
The composite metal oxide constituting the active material particles has an O3 type crystal structure, which is represented by a layered rock salt structure. Therefore, when the positive electrode active material for a sodium secondary battery of this embodiment is used in the positive electrode of a sodium secondary battery, sodium ions are likely to be reversibly inserted and removed from the active material particles in response to charging and discharging of the sodium secondary battery.
The active material particles correspond to the "positive electrode active material intermediate" in the present invention.
活物質粒子を構成する複合金属酸化物は、後述するように結晶中で4価のTiが存在するサイトの一部を、2価のMgで置換している。これにより、Mgで置換しない複合金属酸化物の結晶と比べ結晶構造にひずみが生じる。そのため、活物質粒子を構成する複合金属酸化物は、理想的にはO3型の結晶構造となるところ、他の不純物相が混入する場合がある。本実施形態のナトリウム二次電池用正極活物質は、発明の効果を阻害しない範囲において、活物質粒子にO3型とは異なる結晶構造、たとえばP2型および/またはP3型等の結晶構造を有していてもよい。 In the composite metal oxide constituting the active material particles, some of the sites where tetravalent Ti exists in the crystal are replaced with divalent Mg, as described below. This causes distortion in the crystal structure compared to the crystal of the composite metal oxide that is not replaced with Mg. Therefore, the composite metal oxide constituting the active material particles ideally has an O3 type crystal structure, but other impurity phases may be mixed in. The positive electrode active material for sodium secondary batteries of this embodiment may have a crystal structure different from O3 type in the active material particles, such as a P2 type and/or P3 type crystal structure, within a range that does not impair the effects of the invention.
活物質粒子がO3型の結晶構造を有することは、正極活物質について粉末X線回折測定を行うことにより確認することができる。結晶構造の同定の際には、公知のデータベースを用いてもよい。 The fact that the active material particles have an O3 type crystal structure can be confirmed by performing powder X-ray diffraction measurement on the positive electrode active material. A publicly known database may be used to identify the crystal structure.
O3型の結晶構造を有する複合金属酸化物は、CuKα線を用いたXRD(X‐Ray Diffraction)スペクトルにおいて、層状の結晶構造の積層方向の構造に由来する2θ角が18度付近の回折ピークの強度に対し、層内方向の構造に由来する2θ角が41度付近の回折ピークの強度の比が特徴的に大きい。 In XRD (X-Ray Diffraction) spectra using CuKα radiation, composite metal oxides with an O3 type crystal structure have a characteristically large ratio of the intensity of the diffraction peak at a 2θ angle of around 18 degrees, which is due to the stacking direction of the layered crystal structure, to the intensity of the diffraction peak at a 2θ angle of around 41 degrees, which is due to the structure in the intralayer direction.
「層状の結晶構造の積層方向の構造に由来する2θ角が18度付近の回折ピーク」とは、例えば001面または003面に対応するピークが挙げられる。
「層内方向の構造に由来する2θ角が41度付近の回折ピーク」とは、例えば111面または104面に対応するピークが挙げられる。
The "diffraction peak at a 2θ angle of about 18 degrees resulting from the structure in the stacking direction of the layered crystal structure" is, for example, a peak corresponding to the 001 plane or the 003 plane.
The "diffraction peak at a 2θ angle of about 41 degrees resulting from the structure in the intralayer direction" is, for example, a peak corresponding to the 111 or 104 plane.
本実施形態において、複合金属酸化物の結晶構造の測定は、株式会社リガク製の粉末X線回折測定装置RINT2500TTR型を用い、特に指定しない限り、以下の条件で行う。 In this embodiment, the crystal structure of the composite metal oxide is measured using a powder X-ray diffraction measuring device RINT2500TTR type manufactured by Rigaku Corporation under the following conditions unless otherwise specified.
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
X-ray: CuKα
Voltage-current: 40kV-140mA
Measurement angle range: 2θ = 10 to 90°
Step: 0.02°
Scan speed: 4°/min
活物質粒子は、以下の式(1)で表される複合金属酸化物であると好ましい。活物質粒子が下記複合金属酸化物であると、得られる正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池は、放電電圧および放電容量が大きくなる。そのため、このような正極活物質を用いたナトリウム二次電池は、エネルギー密度が高くなる。 The active material particles are preferably a composite metal oxide represented by the following formula (1). When the active material particles are the composite metal oxide shown below, the sodium secondary battery formed using the resulting positive electrode active material has a high discharge voltage and discharge capacity. Therefore, the sodium secondary battery using such a positive electrode active material has a high energy density.
Naa(M1
wM2
vMnxTiy-zMgz)O2 (1)
(ここで、M1はCo、Niを表し、M2はFe、Cu、MoおよびCaからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、aは0.6以上1以下であり、wは0以上0.25未満であり、vは0以上0.25未満であり、w+vは0以上0.25未満であり、xは0を超え0.98未満であり、yは0.02を超え0.5以下であり、zは0.03以上0.5未満であり、かつw+v+x+y=1であり、y>zである。)
Na a (M 1 w M 2 v Mn x Ti y-z Mg z )O 2 (1)
(wherein M1 represents Co or Ni, M2 represents one or more elements selected from the group consisting of Fe, Cu, Mo, and Ca, a is 0.6 or more and 1 or less, and w is 0 or more and less than 0.25, v is 0 or more and less than 0.25, w+v is 0 or more and less than 0.25, x is greater than 0 and less than 0.98, and y is greater than 0.02 0.5 or less, z is 0.03 or more and less than 0.5, and w+v+x+y=1, and y>z.
上記式(1)において、aが0.6以上であると、得られる正極材を用いて形成するナトリウム二次電池の容量が大きく、エネルギー密度が高くなる。また、aが1以下であると、得られる正極材に炭酸ナトリウム等の不純物が混在しにくく、得られるナトリウム電池の抵抗が小さく、エネルギー密度が高くなる。 In the above formula (1), if a is 0.6 or more, the capacity of the sodium secondary battery formed using the obtained positive electrode material is large and the energy density is high. Also, if a is 1 or less, impurities such as sodium carbonate are less likely to be mixed into the obtained positive electrode material, and the resistance of the obtained sodium battery is low and the energy density is high.
上記式(1)においては、aが1であり、Naが飽和していることが好ましい。aが1であると、複合金属酸化物がO3型の結晶構造となりやすい。そのため、得られる正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池は、放電電圧および放電容量が大きくなり、エネルギー密度が高くなる。 In the above formula (1), it is preferable that a is 1 and Na is saturated. When a is 1, the composite metal oxide is likely to have an O3 type crystal structure. Therefore, a sodium secondary battery formed using the obtained positive electrode active material has a large discharge voltage and discharge capacity, and a high energy density.
上記式(1)において、xが0を超え0.98未満であると、得られる正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池において、放電容量が大きくなる。 In the above formula (1), if x is greater than 0 and less than 0.98, the discharge capacity of a sodium secondary battery formed using the resulting positive electrode active material will be large.
上記式(1)において、xは0.5以上が好ましく、0.6以上がより好ましく、0.7以上がさらに好ましい。また、得られる正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池において、放電容量を大きくするためには、xは0.95以下が好ましい。 In the above formula (1), x is preferably 0.5 or more, more preferably 0.6 or more, and even more preferably 0.7 or more. In addition, in order to increase the discharge capacity of a sodium secondary battery formed using the obtained positive electrode active material, x is preferably 0.95 or less.
上記xの上限値と下限値とは、任意に組み合わせることができる。上記式(1)において、xは0.5以上0.98未満であってもよく、0.6以上0.98未満であってもよく、0.7以上0.98未満であってもよい。また、xは0.5以上0.95以下であってもよく、0.6以上0.95以下であってもよく、0.7以上0.95以下であってもよい。 The upper and lower limits of x can be combined in any way. In formula (1), x may be 0.5 or more and less than 0.98, 0.6 or more and less than 0.98, or 0.7 or more and less than 0.98. Also, x may be 0.5 or more and less than 0.95, 0.6 or more and less than 0.95, or 0.7 or more and less than 0.95.
上記式(1)においては、y>zを前提として、yは0.02を超え0.5以下であり、zは0.03以上0.5未満である。 In the above formula (1), y is greater than 0.02 and less than 0.5, and z is greater than or equal to 0.03 and less than 0.5, assuming that y>z.
y-zは、式(1)においてTiの含有モル比を示す。上記式(1)においてTiの含有モル比が上記yおよびzで表される範囲であると、得られる正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池は、放電電圧が高くなる。 y-z represents the molar ratio of Ti in formula (1). When the molar ratio of Ti in formula (1) is within the range represented by y and z, the sodium secondary battery formed using the resulting positive electrode active material has a high discharge voltage.
さらに、本実施形態の正極活物質では、活物質粒子を構成する上記式(1)で表される複合金属酸化物において、Tiの一部がMgで置換されている。すなわち、本実施形態の正極活物質では、層状岩塩型の構造を有するNaMnO2に含まれる3価のMn(Mn3+)が、4価のTi(Ti4+)および2価のMg(Mg2+)で置換されている。 Furthermore, in the positive electrode active material of this embodiment, in the composite metal oxide represented by the above formula (1) constituting the active material particles, a portion of Ti is substituted with Mg. That is, in the positive electrode active material of this embodiment, trivalent Mn (Mn 3+ ) contained in NaMnO 2 having a layered rock salt structure is substituted with tetravalent Ti (Ti 4+ ) and divalent Mg (Mg 2+ ).
このような組成の場合、例えば同量のTiとMgとでMnを置換すると、置換したTiとMgの平均価数がMnと同じく3価となる。そのため、結晶構造内では置換前と同じく電気的に中性を保ち、Naが欠損しにくい構造となる。これにより、本実施形態の正極活物質では、Tiで置換し且つMgで置換していない複合金属酸化物を活物質粒子に用いた場合と比べ、放電容量を増やすことができる。 In the case of such a composition, for example, if Mn is replaced with the same amount of Ti and Mg, the average valence of the replaced Ti and Mg becomes trivalent, the same as Mn. Therefore, the crystal structure remains electrically neutral as before the replacement, and the structure is less prone to Na loss. As a result, the positive electrode active material of this embodiment can increase the discharge capacity compared to when a composite metal oxide substituted with Ti but not substituted with Mg is used for the active material particles.
上記式(1)において、zが0.03以上0.5未満であると、得られる正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池において、放電容量が大きくなる。 In the above formula (1), if z is 0.03 or more and less than 0.5, the discharge capacity of a sodium secondary battery formed using the resulting positive electrode active material will be large.
上記式(1)においては、zは0.05以上が好ましい。また、得られる正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池において、放電容量を大きくするためには、zは0.2以下が好ましく、0.15以下がより好ましく、0.12以下がさらに好ましい。 In the above formula (1), z is preferably 0.05 or more. In addition, in order to increase the discharge capacity of a sodium secondary battery formed using the obtained positive electrode active material, z is preferably 0.2 or less, more preferably 0.15 or less, and even more preferably 0.12 or less.
上記zの上限値と下限値とは、任意に組み合わせることができる。上記式(1)において、zは0.03以上0.2以下であってもよく、0.03以上0.15以下であってもよく、0.03以上0.12未満であってもよい。また、zは0.05以上0.2以下であってもよく、0.05以上0.15以下であってもよく、0.05以上0.12以下であってもよい。 The upper and lower limits of z can be combined in any combination. In formula (1), z may be 0.03 or more and 0.2 or less, 0.03 or more and 0.15 or less, or 0.03 or more and less than 0.12. In addition, z may be 0.05 or more and 0.2 or less, 0.05 or more and 0.15 or less, or 0.05 or more and 0.12 or less.
上記式(1)においては、y-zは0.05以上が好ましい。また、得られる正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池において、放電容量を大きくするためには、y-zは0.2以下が好ましく、0.15以下がより好ましく、0.12以下がさらに好ましい。 In the above formula (1), y-z is preferably 0.05 or more. In addition, in order to increase the discharge capacity of a sodium secondary battery formed using the obtained positive electrode active material, y-z is preferably 0.2 or less, more preferably 0.15 or less, and even more preferably 0.12 or less.
上記y-zの上限値と下限値とは、任意に組み合わせることができる。上記式(1)において、y-zは0.05以上0.2以下であってもよく、0.05以上0.15以下であってもよく、0.05以上0.12以下であってもよい。 The upper and lower limits of y-z can be combined in any combination. In the above formula (1), y-z may be 0.05 or more and 0.2 or less, 0.05 or more and 0.15 or less, or 0.05 or more and 0.12 or less.
上記式(1)においては、y-zは、z以上であることが好ましく、zと等しいことがより好ましい。 In the above formula (1), y-z is preferably equal to or greater than z, and more preferably equal to z.
上記式(1)においては、任意金属としてM1を含んでいてもよい。上記式(1)において、wが0を超えると放電容量が大きくなることがある。また、wが0.25未満であると、O3型の結晶構造の複合金属酸化物が生成しやすい。ニッケルおよびコバルトといった高価な元素の使用量を減らすという観点では、wは0が好ましい。 In the above formula (1), M1 may be included as an optional metal. In the above formula (1), if w exceeds 0, the discharge capacity may be large. In addition, if w is less than 0.25, a composite metal oxide having an O3 type crystal structure is likely to be generated. From the viewpoint of reducing the amount of expensive elements such as nickel and cobalt used, w is preferably 0.
上記式(1)においては、任意金属としてM2を含んでいてもよい。上記式(1)において、vが0を超えると放電容量が大きくなることがある。また、vが0.25未満であると、O3型の結晶構造の複合金属酸化物が生成しやすい。 In the above formula (1), M2 may be included as an optional metal. In the above formula (1), if v exceeds 0, the discharge capacity may be large. In addition, if v is less than 0.25, a composite metal oxide having an O3 type crystal structure is likely to be generated.
上記式(1)において、w、v、x、yが、w+v+x+y=1を満たすと、得られるナトリウム二次電池用正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池のサイクル特性が向上する。 In the above formula (1), when w, v, x, and y satisfy w+v+x+y=1, the cycle characteristics of the sodium secondary battery formed using the obtained positive electrode active material for sodium secondary batteries are improved.
なお、「サイクル特性」とは、繰り返し充放電させたときの容量維持率のことを指す。二次電池を繰り返し充放電させたときに容量維持率が高いことを、「サイクル特性が良い」と評価する。 The term "cycle characteristics" refers to the capacity retention rate when the battery is repeatedly charged and discharged. A secondary battery that has a high capacity retention rate when repeatedly charged and discharged is evaluated as having "good cycle characteristics."
上記式(1)において、y>zの関係式が成り立つと、得られるナトリウム二次電池用正極活物質を用いて形成するナトリウム二次電池の放電容量が向上する。 In the above formula (1), when the relationship y>z is satisfied, the discharge capacity of the sodium secondary battery formed using the obtained positive electrode active material for sodium secondary batteries is improved.
(炭素層)
炭素層は、上述の活物質粒子の表面を覆っている。炭素層は、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)およびカーボンナノファイバー(CNF)からなる群から選ばれる1種以上を形成材料とする。
(Carbon layer)
The carbon layer covers the surface of the active material particles and is made of one or more materials selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon nanotubes (CNTs), and carbon nanofibers (CNFs).
一般的な正極活物質を用いて正極を作製する場合、正極活物質をアセチレンブラックのような導電材とともにバインダーと混練して正極合剤を調製し、集電体に塗布する方法が知られている。この場合、正極活物質と導電材とは、混練や塗布の過程でバインダーの中で接触しない限り互いに離間している。 When making a positive electrode using a typical positive electrode active material, a known method is to prepare a positive electrode mixture by kneading the positive electrode active material with a binder together with a conductive material such as acetylene black, and then apply it to a current collector. In this case, the positive electrode active material and the conductive material are separated from each other unless they come into contact inside the binder during the kneading or application process.
対して、本実施形態の正極活物質では、複合金属酸化物からなる活物質粒子の表面に、予め炭素層が設けられ、活物質粒子と炭素層との接触が確保されている。このような構造の正極活物質では、活物質粒子同士の導通が良好になる。また、正極においてバインダーに分散させたときにバインダー内で炭素がより均一に分散する。これにより、正極活物質と集電体との抵抗が低減し、導通が良好となる。そのため、放電容量が向上する。 In contrast, in the positive electrode active material of this embodiment, a carbon layer is provided in advance on the surface of the active material particles made of a composite metal oxide, ensuring contact between the active material particles and the carbon layer. In a positive electrode active material with such a structure, the electrical conduction between the active material particles is improved. In addition, when dispersed in a binder in the positive electrode, the carbon is more uniformly dispersed within the binder. This reduces the resistance between the positive electrode active material and the current collector, improving electrical conduction. As a result, the discharge capacity is improved.
炭素層は、活物質粒子と炭素層の形成材料とを混合することで形成することができる。混練は、ボールミルを用いることができる。 The carbon layer can be formed by mixing active material particles with the material for forming the carbon layer. A ball mill can be used for kneading.
例えば炭素層は、100mLのジルコニア瓶に、活物質粒子10g、アセチレンブラック(デンカ社製)1gおよび直径5mmのジルコニアボール150gを封入し、遊星型ボールミル装置を用い300rpmで6時間混合し、その後ジルコニアボールを篩別することによって形成することができる。混練時間、活物質粒子と炭素層の形成材料との混合比などの混練条件は、混練後に得られる正極活物質の物性を確認しながら最適化するとよい。 For example, the carbon layer can be formed by placing 10 g of active material particles, 1 g of acetylene black (manufactured by Denka) and 150 g of zirconia balls with a diameter of 5 mm in a 100 mL zirconia bottle, mixing them at 300 rpm for 6 hours using a planetary ball mill, and then sieving out the zirconia balls. The kneading conditions, such as the kneading time and the mixing ratio of the active material particles to the material for forming the carbon layer, can be optimized while checking the physical properties of the positive electrode active material obtained after kneading.
この方法で活物質粒子の表面に炭素層を形成すると、炭素層の形成過程で活物質粒子の粒径が小さくなる。そのため、得られた正極活物質を正極においてバインダーに分散させたときに、バインダー内でより均一に分散し抵抗が低減する。これにより、放電容量が向上する。 When a carbon layer is formed on the surface of the active material particles using this method, the particle size of the active material particles becomes smaller during the carbon layer formation process. Therefore, when the resulting positive electrode active material is dispersed in a binder in a positive electrode, it disperses more uniformly within the binder, reducing resistance. This improves the discharge capacity.
(その他)
本実施形態のナトリウム二次電池用正極活物質のBET比表面積は、0.1m2/g以上5m2/g以下であることが好ましい。ナトリウム二次電池用正極活物質のBET比表面積がこのような範囲内であることにより、特にエネルギー密度が高くなる傾向がある。
(others)
The BET specific surface area of the positive electrode active material for a sodium secondary battery of this embodiment is preferably 0.1 m 2 /g or more and 5 m 2 /g or less. When the BET specific surface area of the positive electrode active material for a sodium secondary battery is within such a range, the energy density tends to be particularly high.
ナトリウム二次電池用正極活物質のBET比表面積は、より好ましくは0.3m2/g以上であり、さらに好ましくは0.5m2/g以上である。また、BET比表面積はより好ましくは4.5m2/g以下であり、さらに好ましくは4m2/g以下である。これらのBET比表面積の上限値および下限値は、任意に組み合わせることができる。 The BET specific surface area of the positive electrode active material for sodium secondary batteries is more preferably 0.3 m 2 /g or more, and even more preferably 0.5 m 2 /g or more. The BET specific surface area is more preferably 4.5 m 2 /g or less, and even more preferably 4 m 2 /g or less. These upper and lower limit values of the BET specific surface area can be combined arbitrarily.
本実施形態のナトリウム二次電池用正極活物質は、活物質粒子が式(1)で表される複合金属酸化物である場合、式(1)に含まれる金属の他に、発明の効果を阻害しない範囲でLi、K、Ag、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、V、Cr、Cu、Zn、Sc、Y、Nb、Mo、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Ho、Er、Tm、YbおよびLu等の金属元素が含まれてもよい。 When the active material particles of the positive electrode active material for sodium secondary batteries of this embodiment are a composite metal oxide represented by formula (1), in addition to the metals contained in formula (1), metal elements such as Li, K, Ag, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, In, V, Cr, Cu, Zn, Sc, Y, Nb, Mo, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu may be contained within a range that does not impair the effects of the invention.
<ナトリウム二次電池用正極活物質の製造方法>
本実施形態のナトリウム二次電池用正極活物質は、複合金属酸化物からなる活物質粒子を製造し、次いで、活物質粒子の表面に炭素層を形成することにより製造できる。
<Method of manufacturing positive electrode active material for sodium secondary battery>
The positive electrode active material for a sodium secondary battery of this embodiment can be produced by producing active material particles made of a composite metal oxide, and then forming a carbon layer on the surface of the active material particles.
(活物質粒子の調製)
活物質粒子は、複合金属酸化物に対応した組成の原料を焼成することによって製造できる。
(Preparation of active material particles)
The active material particles can be produced by firing raw materials having a composition corresponding to the composite metal oxide.
正極活物質の原料としては、金属含有化合物の混合物が挙げられる。該混合物を焼成することによって、層状型の結晶構造を有する複合金属酸化物を製造する。 The raw material for the positive electrode active material is a mixture of metal-containing compounds. By firing the mixture, a composite metal oxide having a layered crystal structure is produced.
具体的には、まず、目的とする正極活物質の複合金属酸化物に含まれる金属元素を、該金属元素を含有する金属含有化合物として用意する。 Specifically, first, the metal element contained in the composite metal oxide of the target positive electrode active material is prepared as a metal-containing compound that contains the metal element.
次いで、この金属含有化合物を、ナトリウム二次電池用正極活物質に含まれる複合金属酸化物における金属元素比と対応した組成となるように秤量し、混合して混合物を得る。 Next, the metal-containing compound is weighed out so as to have a composition that corresponds to the metal element ratio in the composite metal oxide contained in the positive electrode active material for sodium secondary batteries, and mixed to obtain a mixture.
次いで、得られた混合物を焼成することで、複合金属酸化物の粒子である活物質粒子を得る。 The resulting mixture is then fired to obtain active material particles, which are composite metal oxide particles.
例えば、活物質粒子として好ましい複合金属酸化物として、金属元素比がNa:Mn:Mg:Ti=1:0.9:0.05:0.05であるものを挙げることができる。このような複合金属酸化物は、Na2CO3、Mn2O3、Mg(OH)2、TiO2の各原料を、Na:Mn:Mn:Tiのモル比が1:0.9:0.05:0.05となるように秤量し、それらを混合し、得られた混合物を焼成することによって製造できる。 For example, a composite metal oxide having a metal element ratio of Na:Mn:Mg:Ti=1:0.9:0.05:0.05 may be used as a preferred composite metal oxide for the active material particles. Such a composite metal oxide may be produced by weighing out the raw materials Na2CO3 , Mn2O3 , Mg(OH) 2 , and TiO2 so that the molar ratio of Na:Mn:Mn:Ti is 1:0.9:0.05:0.05, mixing them, and firing the resulting mixture.
活物質粒子の原料として用いられる金属含有化合物の例としては、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物およびシュウ酸塩など、自身が含有する酸素原子や雰囲気中の酸素分子などと結合することで、高温で酸化物に変化し得る化合物が挙げられる。 Examples of metal-containing compounds used as raw materials for active material particles include oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, halides, and oxalates, which can be converted to oxides at high temperatures by combining with the oxygen atoms they contain or with oxygen molecules in the atmosphere.
金属含有化合物のうちナトリウム化合物の例としては、水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、硝酸ナトリウム、過酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、蓚酸ナトリウムおよび炭酸ナトリウムからなる群より選ばれる1種以上の化合物が挙げられ、これらの化合物は水和物であってもよい。 Examples of sodium compounds among the metal-containing compounds include one or more compounds selected from the group consisting of sodium hydroxide, sodium chloride, sodium nitrate, sodium peroxide, sodium sulfate, sodium bicarbonate, sodium oxalate, and sodium carbonate, and these compounds may be hydrates.
これらの中でも、炭酸ナトリウムは、吸湿性が低く取り扱いが容易であるために好ましい。また、水酸化ナトリウムは、低温での反応性が高く比較的低い焼成温度で焼成できることから、製造コストを低廉にすることができ好ましい。 Among these, sodium carbonate is preferred because it has low hygroscopicity and is easy to handle. Sodium hydroxide is also preferred because it has high reactivity at low temperatures and can be fired at a relatively low firing temperature, which allows for low manufacturing costs.
また、金属含有化合物のうちマンガン化合物としては、Mn2O3およびMnO2のいずれか一方または両方が好ましい。 As the manganese compound among the metal-containing compounds, either or both of Mn2O3 and MnO2 are preferred.
金属含有化合物のうちマグネシウム化合物としては、Mg(OH)2およびMgCO3のいずれか一方または両方が好ましい。 Of the metal-containing compounds, the magnesium compound is preferably either or both of Mg(OH) 2 and MgCO3 .
金属含有化合物のうちチタン化合物としては、TiO2が好ましい。 Among the metal-containing compounds, the titanium compound is preferably TiO2 .
これらの金属含有化合物は、水和物または塩基性塩であってもよい。 These metal-containing compounds may be hydrates or basic salts.
また、活物質粒子の原料として用いられる金属含有化合物のうち、ナトリウム化合物以外については、以下の共沈法により得られたものを用いることもできる。以下の説明では、ナトリウム化合物以外の金属含有化合物であって、共沈法で得られる金属含有化合物について、便宜的に「遷移金属含有化合物」と称する。 In addition, among the metal-containing compounds used as raw materials for active material particles, those obtained by the coprecipitation method described below can also be used except for sodium compounds. In the following explanation, metal-containing compounds other than sodium compounds that are obtained by the coprecipitation method will be referred to as "transition metal-containing compounds" for convenience.
具体的には、まず、Mn、TiおよびMgの塩化物、硝酸塩、酢酸塩、蟻酸塩、蓚酸塩または硫酸塩等の化合物を水に溶解して、混合水溶液を得る。 Specifically, first, compounds such as chlorides, nitrates, acetates, formates, oxalates, or sulfates of Mn, Ti, and Mg are dissolved in water to obtain a mixed aqueous solution.
次いで、該水溶液を沈殿剤と接触させることで、目的とする遷移金属含有化合物を含有する沈殿物を得ることができる。 The aqueous solution can then be contacted with a precipitant to obtain a precipitate containing the desired transition metal-containing compound.
遷移金属含有化合物の原料として用いられる化合物の中では、塩化物または硫酸塩が好ましい。また、遷移金属含有化合物の原料として、水に溶解し難い化合物、例えば、酸化物、水酸化物、金属材料を用いる場合には、これらを、塩酸、硫酸、硝酸等の酸またはこれらの水溶液に溶解させて、水溶液を得ることとしてもよい。 Among the compounds used as the raw material for the transition metal-containing compound, chlorides or sulfates are preferred. In addition, when a compound that is difficult to dissolve in water, such as an oxide, hydroxide, or metal material, is used as the raw material for the transition metal-containing compound, it is possible to dissolve it in an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, or nitric acid, or an aqueous solution of these acids, to obtain an aqueous solution.
遷移金属含有化合物の調製で用いられる沈殿剤の例としては、LiOH(水酸化リチウム)、NaOH(水酸化ナトリウム)、KOH(水酸化カリウム)、Li2CO3(炭酸リチウム)、Na2CO3(炭酸ナトリウム)、K2CO3(炭酸カリウム)、(NH4)2CO3(炭酸アンモニウム)および(NH2)2CO(尿素)からなる群より選ばれる1種以上の化合物が挙げられる。これらの沈殿剤はそれぞれ水和物であってもよく、化合物と水和物とが併用されてもよい。 Examples of precipitants used in the preparation of the transition metal-containing compound include one or more compounds selected from the group consisting of LiOH (lithium hydroxide), NaOH (sodium hydroxide ), KOH (potassium hydroxide), Li2CO3 (lithium carbonate), Na2CO3 (sodium carbonate), K2CO3 (potassium carbonate), ( NH4 ) 2CO3 (ammonium carbonate), and ( NH2 ) 2CO ( urea). Each of these precipitants may be a hydrate, or the compound and a hydrate may be used in combination.
また、これらの沈殿剤は、水に溶解し水溶液として用いることが好ましい。以下、沈殿剤を溶解した水溶液を、「沈殿剤水溶液」と称する。 It is also preferable that these precipitants are dissolved in water and used as an aqueous solution. Hereinafter, the aqueous solution in which the precipitant is dissolved is referred to as the "precipitant aqueous solution."
沈殿剤水溶液における沈殿剤の濃度は、0.5モル/L以上10モル/L程度、好ましくは1モル/L以上8モル/L以下である。沈殿剤は好ましくはKOHまたはNaOHであり、沈殿剤水溶液は好ましくはKOH水溶液またはNaOH水溶液である。また、沈殿剤水溶液として、アンモニア水を挙げることもできる。アンモニア水と他の沈殿剤水溶液とを併用してもよい。 The concentration of the precipitant in the aqueous precipitant solution is about 0.5 mol/L to 10 mol/L, preferably 1 mol/L to 8 mol/L. The precipitant is preferably KOH or NaOH, and the aqueous precipitant solution is preferably a KOH aqueous solution or a NaOH aqueous solution. Ammonia water can also be used as the aqueous precipitant solution. Ammonia water and other aqueous precipitant solutions may be used in combination.
混合水溶液を沈殿剤と接触させる方法の例としては、(1)混合水溶液に、沈殿剤または沈殿剤水溶液のいずれか一方または両方を添加する方法、(2)沈殿剤水溶液に、混合水溶液を添加する方法、(3)水に、混合水溶液および沈殿剤または沈殿剤水溶液のいずれか一方または両方を添加する方法が挙げられる。 Examples of methods for contacting the mixed aqueous solution with a precipitant include (1) adding either or both of the precipitant or the precipitant aqueous solution to the mixed aqueous solution, (2) adding the mixed aqueous solution to the precipitant aqueous solution, and (3) adding the mixed aqueous solution and either or both of the precipitant or the precipitant aqueous solution to water.
(1)から(3)の方法では、攪拌を伴うことが好ましい。上記の方法の中では、(2)沈殿剤水溶液に、混合水溶液を添加する方法が好ましい。この方法によれば、操作中に沈殿剤水溶液のpHを保ちやすく、得られる沈殿物の粒径を制御しやすい。(2)の方法においては、沈殿剤水溶液に、混合水溶液を添加していくに従い、pHが低下していく傾向にあるが、pHが9以上、好ましくは10以上となるように調節しながら、混合水溶液を添加することが好ましい。pHの調節は、沈殿剤水溶液の添加によって行うことができる。 In the methods (1) to (3), it is preferable that stirring is performed. Among the above methods, the method (2) of adding the mixed aqueous solution to the precipitant aqueous solution is preferable. With this method, it is easy to maintain the pH of the precipitant aqueous solution during the operation, and it is easy to control the particle size of the resulting precipitate. In the method (2), the pH tends to decrease as the mixed aqueous solution is added to the precipitant aqueous solution, but it is preferable to add the mixed aqueous solution while adjusting the pH to 9 or more, preferably 10 or more. The pH can be adjusted by adding the precipitant aqueous solution.
(1)から(3)の方法による共沈法において、操作時の雰囲気は、不純物生成抑制のために、好ましくは窒素またはアルゴンである。 In the coprecipitation methods (1) to (3), the atmosphere during operation is preferably nitrogen or argon to suppress the formation of impurities.
上記(1)から(3)の方法により、遷移金属含有化合物を含有する沈殿物を調整することができる。 The above methods (1) to (3) can be used to prepare a precipitate containing a transition metal-containing compound.
混合水溶液と沈殿剤とを混合すると、沈殿物を含有するスラリーが得られる。得られるスラリーを固液分離し、沈殿物を回収することで遷移金属含有化合物を含有する沈殿物が得られる。固液分離はいかなる方法によってもよい。操作が容易であるため、ろ過などの固液分離が好ましい。また、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥や噴霧乾燥など、スラリーから液体分を揮発させる方法を用いてもよい。 When the mixed aqueous solution is mixed with the precipitant, a slurry containing a precipitate is obtained. The resulting slurry is subjected to solid-liquid separation, and the precipitate is collected to obtain a precipitate containing the transition metal-containing compound. Any method may be used for solid-liquid separation. Solid-liquid separation such as filtration is preferred because it is easy to operate. In addition, a method for volatilizing the liquid from the slurry, such as heat drying, air drying, vacuum drying, or spray drying, may also be used.
回収された沈殿物は、洗浄液で洗浄した後に乾燥させてもよい。固液分離後に得られる沈殿物には、過剰量の沈殿剤が付着していることがあるが、洗浄により付着した沈殿剤を減らすことができる。洗浄に用いる洗浄液は、好ましくは水、およびアルコール、アセトンなどの水溶性有機溶媒であり、より好ましくは水である。 The recovered precipitate may be washed with a washing solution and then dried. The precipitate obtained after solid-liquid separation may have an excess amount of precipitant adhering thereto, but washing can reduce the amount of adhering precipitant. The washing solution used for washing is preferably water, or a water-soluble organic solvent such as alcohol or acetone, and more preferably water.
沈殿物を乾燥させる方式の例としては、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥等が挙げられる。加熱乾燥は、50℃以上300℃以下が好ましく、100℃以上200℃以下がより好ましい。 Examples of methods for drying the precipitate include heat drying, air drying, and vacuum drying. Heat drying is preferably performed at a temperature of 50°C or higher and 300°C or lower, and more preferably 100°C or higher and 200°C or lower.
これらの洗浄および乾燥は、洗浄液による洗浄と沈殿物の乾燥とを合わせて1回としたとき、2回以上行ってもよい。 These washing and drying steps may be carried out two or more times, with washing with the washing solution and drying of the precipitate counted as one step.
ナトリウム化合物、マンガン化合物、チタン化合物およびマグネシウム化合物の混合、またはナトリウム化合物と遷移金属含有化合物との混合において、混合方法の例としては、乾式混合、湿式混合が挙げられる。中でも、操作が簡便であるため、乾式混合が好ましい。混合装置の例としては、攪拌混合装置、V型混合機、W型混合機、リボン混合機、ドラムミキサーおよびボールミルが挙げられる。 When mixing sodium compounds, manganese compounds, titanium compounds and magnesium compounds, or mixing sodium compounds with transition metal-containing compounds, examples of mixing methods include dry mixing and wet mixing. Among these, dry mixing is preferred because of its simple operation. Examples of mixing devices include agitation mixers, V-type mixers, W-type mixers, ribbon mixers, drum mixers and ball mills.
上記方法で得られた混合物を焼成することで、複合金属酸化物からなる活物質粒子を得ることができる。混合物の焼成温度は、用いるナトリウム化合物の種類に依存し、適宜規定することができる。 By firing the mixture obtained by the above method, active material particles made of composite metal oxide can be obtained. The firing temperature of the mixture depends on the type of sodium compound used and can be specified as appropriate.
焼成温度は、400℃以上1200℃以下の温度が好ましく、500℃以上1100℃以下がより好ましい。 The firing temperature is preferably 400°C or higher and 1200°C or lower, and more preferably 500°C or higher and 1100°C or lower.
また、前記焼成温度で保持する時間は、0.1時間以上24時間以下が好ましく、0.5時間以上20時間以下がより好ましい。 The time for which the firing temperature is maintained is preferably from 0.1 hours to 24 hours, and more preferably from 0.5 hours to 20 hours.
前記焼成温度までの昇温速度は、50℃/時間以上400℃/時間以下であり、前記焼成温度から室温までの降温速度は、10℃/時間以上400℃/時間以下が好ましい。 The rate of temperature rise to the firing temperature is preferably 50°C/hour or more and 400°C/hour or less, and the rate of temperature fall from the firing temperature to room temperature is preferably 10°C/hour or more and 400°C/hour or less.
焼成時の雰囲気の例としては、大気、酸素、窒素、アルゴンまたはそれらの混合ガスが挙げられる。雰囲気制御の容易さの観点では大気が好ましく、焼成後試料の安定性の観点では酸素、窒素、アルゴンまたはこれらの混合ガスが好ましい。 Examples of the atmosphere during firing include air, oxygen, nitrogen, argon, or a mixture of these. Air is preferred from the viewpoint of ease of atmosphere control, and oxygen, nitrogen, argon, or a mixture of these is preferred from the viewpoint of the stability of the sample after firing.
なお、金属含有化合物として、フッ化物、塩化物等のハロゲン化物を適量用いることによって、生成する複合金属酸化物の結晶性や、複合金属酸化物を構成する粒子の平均粒径を制御することができる。 In addition, by using an appropriate amount of a halide such as a fluoride or chloride as the metal-containing compound, it is possible to control the crystallinity of the resulting composite metal oxide and the average particle size of the particles that make up the composite metal oxide.
また、焼成時の混合物には、反応促進剤(フラックス)を適量添加してもよい。フラックスとしては、例えばNaF、MnF3、FeF2、NiF2、CoF2、NaCl、MnCl2、FeCl2、FeCl3、NiCl2、CoCl2、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、NH4I、B2O3およびH3BO3を挙げることができる。金属含有化合物であるハロゲン化物は、反応促進剤(フラックス)としての役割を果たすこともある。これらのフラックスは、水和物であってもよい。 In addition, a suitable amount of a reaction accelerator (flux) may be added to the mixture during firing. Examples of the flux include NaF, MnF3 , FeF2, NiF2 , CoF2 , NaCl , MnCl2 , FeCl2, FeCl3 , NiCl2 , CoCl2 , Na2CO3 , NaHCO3 , NH4Cl , NH4I , B2O3 , and H3BO3 . Metal-containing compounds such as halides may also function as reaction accelerators (fluxes). These fluxes may be hydrates.
また、上記焼成で得られる生成物(複合金属酸化物)を、任意にボールミル、ジェットミル、振動ミル等の工業的に通常用いられる装置を用いて、粉砕してもよいし、洗浄、分級してもよい。これらの操作により、活物質粒子の粒度を調節できることがある。焼成を2回以上行ってもよい。 The product (composite metal oxide) obtained by the above-mentioned calcination may be pulverized, washed, or classified using an apparatus commonly used in industry, such as a ball mill, jet mill, or vibration mill. By these operations, the particle size of the active material particles may be adjusted. Calcination may be performed two or more times.
また、得られた活物質粒子の粒子表面をSi、Al、Ti、Y等を含有する無機物質で被覆する等の表面処理をしてもよい。 The particle surfaces of the obtained active material particles may also be subjected to a surface treatment such as coating with an inorganic substance containing Si, Al, Ti, Y, etc.
さらに、この表面処理後、熱処理してもよい。熱処理の温度に依存して、熱処理後の粒子のBET比表面積が、熱処理前の化合物のBET比表面積から変化することがある。そのため、熱処理によって活物質粒子のBET比表面積を調整することも可能である。 Furthermore, after this surface treatment, a heat treatment may be performed. Depending on the temperature of the heat treatment, the BET specific surface area of the particles after the heat treatment may change from the BET specific surface area of the compound before the heat treatment. Therefore, it is also possible to adjust the BET specific surface area of the active material particles by the heat treatment.
(炭化層の形成)
次いで、上述のようにして得られた活物質粒子と、炭素層の形成材料とを混合して、活物質粒子の表面に炭素層を形成する。例えば炭素層は、100mLのジルコニア瓶に、活物質粒子10g、アセチレンブラック(デンカ社製)1gおよび直径5mmのジルコニアボール150gを封入し、遊星型ボールミル装置を用い300rpmで6時間混合し、その後ジルコニアボールを篩別することによって形成することができる。
(Formation of carbonized layer)
Next, the active material particles obtained as described above are mixed with a material for forming a carbon layer to form a carbon layer on the surface of the active material particles. For example, the carbon layer can be formed by sealing 10 g of the active material particles, 1 g of acetylene black (manufactured by Denka Co., Ltd.) and 150 g of zirconia balls with a diameter of 5 mm in a 100 mL zirconia bottle, mixing them at 300 rpm using a planetary ball mill for 6 hours, and then sieving out the zirconia balls.
以上のようなナトリウム二次電池用正極活物質は、ナトリウム二次電池の正極活物質に用いることで、従来に比し、放電電圧および放電容量がともに高いナトリウム二次電池が得られる。 By using the above-mentioned positive electrode active material for sodium secondary batteries as the positive electrode active material for sodium secondary batteries, a sodium secondary battery with both a higher discharge voltage and a higher discharge capacity than conventional batteries can be obtained.
<ナトリウム二次電池用正極およびその製造方法>
本実施形態のナトリウム二次電池用正極は、上述した本実施形態の正極活物質を含有する。ナトリウム二次電池用正極は、正極活物質およびバインダーを含む正極合剤を、正極集電体に担持させることで製造できる。正極合材には、更に導電材を添加してもよい。
<Positive electrode for sodium secondary battery and method for producing same>
The positive electrode for a sodium secondary battery of this embodiment contains the positive electrode active material of this embodiment described above. The positive electrode for a sodium secondary battery can be manufactured by supporting a positive electrode mixture containing a positive electrode active material and a binder on a positive electrode current collector. A conductive material may be further added to the positive electrode mixture.
導電材としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラックなどの炭素材料が挙げられる。 Conductive materials include carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, and carbon black.
バインダーとしては、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂の例として、具体的には、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFということがある。)、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEということがある。)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂;およびポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂が挙げられる。これらの2種以上を用いてもよい。 Examples of the binder include thermoplastic resins. Specific examples of thermoplastic resins include fluororesins such as polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes referred to as PVDF), polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymers, hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymers, and tetrafluoroethylene-perfluorovinyl ether copolymers; and polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene. Two or more of these may be used.
正極集電体としては、Al、Ni、ステンレスなどが挙げられる。薄膜に加工しやすく、安価であるという観点で、Alが好ましい。正極集電体の形状としては、例えば、箔状、平板状、メッシュ状、ネット状、ラス状およびパンチング状であるもの並びにこれらを組み合わせたもの(例えば、メッシュ状平板など)等が挙げられる。正極集電体の表面にエッチング処理やエンボス加工により凹凸を形成したものでもよい。 Examples of the positive electrode current collector include Al, Ni, and stainless steel. Al is preferred because it is easy to process into a thin film and is inexpensive. The shape of the positive electrode current collector can be, for example, a foil, a flat plate, a mesh, a net, a lath, a punched shape, or a combination of these (e.g., a mesh-like flat plate). The surface of the positive electrode current collector may be unevenly formed by etching or embossing.
正極集電体に正極合剤を担持させる方法の例としては、加圧成型することで正極合剤を集電体に固着する方法が挙げられる。 One example of a method for supporting the positive electrode mixture on the positive electrode current collector is to adhere the positive electrode mixture to the current collector by pressure molding.
また、正極合剤に有機溶媒をさらに加えて正極合剤ペーストとし、この正極合剤ペーストを正極集電体に塗工し乾燥させることで、正極合剤を正極集電体に固着する方法を採用することもできる。この方法においては、正極合剤を正極集電体に固着させて得られるシートをプレスすることにより、正極合剤を正極集電体に強固に固着させてもよい。 It is also possible to use a method in which an organic solvent is further added to the positive electrode mixture to form a positive electrode mixture paste, and this positive electrode mixture paste is applied to a positive electrode current collector and dried to fix the positive electrode mixture to the positive electrode current collector. In this method, the positive electrode mixture may be firmly fixed to the positive electrode current collector by pressing the sheet obtained by fixing the positive electrode mixture to the positive electrode current collector.
正極合剤ペーストに用いられる有機溶媒の例としては、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミン等のアミン系溶媒;テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;酢酸メチル等のエステル系溶媒;ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン等(以下、NMPということがある。)のアミド系溶媒等が挙げられる。 Examples of organic solvents used in the positive electrode mixture paste include amine-based solvents such as N,N-dimethylaminopropylamine and diethylenetriamine; ether-based solvents such as tetrahydrofuran; ketone-based solvents such as methyl ethyl ketone; ester-based solvents such as methyl acetate; and amide-based solvents such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes referred to as NMP).
正極合剤ペーストの調製時の混練方法は特に限定されないが、混練に用いられる混合機としては、高い剪断力を有するものが好ましい。具体的にはプラネタリーミキサー、ニーダー、押し出し式混練機、薄膜旋回式高速攪拌機などを挙げることができる。 The kneading method for preparing the positive electrode mixture paste is not particularly limited, but the mixer used for kneading is preferably one that has high shear force. Specific examples include a planetary mixer, a kneader, an extrusion type kneader, and a thin film rotary type high-speed mixer.
混合順序においては、正極活物質と導電材とバインダーと溶媒とを一括混合してもよいし、溶媒にバインダー、正極活物質、導電材を順に混合してもよい。この順は特に限定されないし、正極活物質および導電材の混合物を、徐々に加えるなどしてもよい。また、溶媒とバインダーをあらかじめ混合、溶解させておいてもよい。 In terms of the mixing order, the positive electrode active material, conductive material, binder, and solvent may be mixed all at once, or the binder, positive electrode active material, and conductive material may be mixed in this order into the solvent. This order is not particularly limited, and the mixture of the positive electrode active material and conductive material may be added gradually. Also, the solvent and binder may be mixed and dissolved in advance.
正極合剤ペーストを正極集電体へ塗工する方法としては、例えばスリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法および静電スプレー法が挙げられる。
以上により、本実施形態の正極を製造することができる。
Examples of methods for applying the positive electrode mixture paste to the positive electrode current collector include slit die coating, screen coating, curtain coating, knife coating, gravure coating, and electrostatic spraying.
In this manner, the positive electrode of the present embodiment can be manufactured.
以上のような構成のナトリウム二次電池用正極は、上述した本実施形態のナトリウム二次電池用正極活物質を有しているため、ナトリウム二次電池の作製に用いた場合、放電電圧および放電容量がともに高いナトリウム二次電池を与えることができる。 The positive electrode for a sodium secondary battery having the above-mentioned configuration contains the positive electrode active material for a sodium secondary battery of the present embodiment described above, and therefore when used to manufacture a sodium secondary battery, it is possible to obtain a sodium secondary battery having both high discharge voltage and high discharge capacity.
<ナトリウム二次電池>
本実施形態のナトリウム二次電池は、上述した本実施形態の正極、負極および非水電解質を有する。
<Sodium secondary battery>
The sodium secondary battery of this embodiment has the positive electrode, negative electrode, and non-aqueous electrolyte of this embodiment described above.
(負極)
負極は、正極よりも低い電位で、ナトリウムイオンでドープされることができかつ脱ドープされることができる。負極としては、負極材料を含む負極合剤が負極集電体に担持された電極、または負極材料単独からなる電極が挙げられる。負極材料としては、炭素材料、カルコゲン化合物(酸化物、硫化物など)、窒化物、金属または合金で、正極よりも低い電位で、ナトリウムイオンでドープされることができかつ脱ドープされることができる材料が挙げられる。これらの負極材料は混合されてもよい。
(Negative electrode)
The negative electrode can be doped and dedoped with sodium ions at a lower potential than the positive electrode. The negative electrode can be an electrode in which a negative electrode mixture containing a negative electrode material is supported on a negative electrode current collector, or an electrode made of a negative electrode material alone. The negative electrode material can be a carbon material, a chalcogen compound (oxide, sulfide, etc.), a nitride, a metal, or an alloy, and can be doped and dedoped with sodium ions at a lower potential than the positive electrode. These negative electrode materials may be mixed.
負極材料の具体例を以下に示す。炭素材料の例として、具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、高分子焼成体などの中で、正極よりも低い電位で、ナトリウムイオンでドープされることができかつ脱ドープされることができる材料が挙げられる。これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、併用してもよく、結晶質または非晶質のいずれでもよい。これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、主に、負極集電体に担持されて、負極として用いられる。金属の例として、具体的には、ナトリウム金属、シリコン金属、スズ金属が挙げられる。合金の例としては、Na-Al、Na-Ni、Na-Siなどのナトリウム合金;Si-Znなどのシリコン合金;Sn-Mn、Sn-Co、Sn-Ni、Sn-Cu、Sn-Laなどのスズ合金;Cu2Sb、La3Ni2Sn7などの合金が挙げられる。これらの金属、合金は、主に、単独で電極として用いられる(例えば箔状で用いられる。)。さらに酸化物の例としては、Li4Ti5O12等の酸化物が挙げられる。 Specific examples of negative electrode materials are shown below. Specific examples of carbon materials include graphite such as natural graphite and artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, polymer sinters, and the like, which can be doped and dedoped with sodium ions at a potential lower than that of the positive electrode. These carbon materials, oxides, sulfides, and nitrides may be used in combination and may be either crystalline or amorphous. These carbon materials, oxides, sulfides, and nitrides are mainly supported on a negative electrode current collector and used as a negative electrode. Specific examples of metals include sodium metal, silicon metal, and tin metal. Examples of alloys include sodium alloys such as Na-Al, Na-Ni, and Na-Si; silicon alloys such as Si-Zn; tin alloys such as Sn-Mn, Sn-Co, Sn-Ni, Sn-Cu, and Sn-La; and alloys such as Cu 2 Sb and La 3 Ni 2 Sn 7 . These metals and alloys are mainly used alone as electrodes (for example, in the form of foil).Furthermore, examples of oxides include oxides such as Li4Ti5O12 .
負極合剤は、必要に応じて、バインダーを含有してもよい。バインダーとしては、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂の例として、具体的には、PVDF、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。電解液が後述のエチレンカーボネートを含有せず、かつ負極合剤がポリエチレンカーボネートを含有する場合、得られる電池のサイクル特性と大電流放電特性とが向上することがある。 The negative electrode mixture may contain a binder as necessary. Examples of the binder include thermoplastic resins. Specific examples of thermoplastic resins include PVDF, thermoplastic polyimide, carboxymethyl cellulose, polyethylene, and polypropylene. When the electrolyte does not contain ethylene carbonate, which will be described later, and the negative electrode mixture contains polyethylene carbonate, the cycle characteristics and large current discharge characteristics of the resulting battery may be improved.
負極集電体の例としては、Cu、Ni、ステンレス、Alなどが挙げられる。ナトリウムと合金を作り難く、薄膜に加工しやすいという観点で、CuまたはAlが好ましい。負極集電体に負極合剤を担持させる方法は、正極と同様に、加圧成型する方法;有機溶媒などをさらに用いて負極合剤ペーストを得て、該ペーストを負極集電体に塗工し乾燥してシートを得て、得られたシートをプレスすることにより、負極合剤を集電体に固着する方法が挙げられる。 Examples of negative electrode current collectors include Cu, Ni, stainless steel, and Al. Cu or Al is preferred because it is difficult to form an alloy with sodium and is easy to process into a thin film. Methods for supporting the negative electrode mixture on the negative electrode current collector include a pressure molding method, as with the positive electrode, and a method in which an organic solvent or the like is further used to obtain a negative electrode mixture paste, the paste is applied to the negative electrode current collector, dried to obtain a sheet, and the obtained sheet is pressed to fix the negative electrode mixture to the current collector.
(非水電解質)
本実施形態のナトリウム二次電池で用いることができる非水電解質としては、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が挙げられる。これらの2種以上の混合物を使用してもよい。電解質は、NaPF6、NaAsF6、NaSbF6、NaBF4、NaCF3SO3およびNaN(SO2CF3)2からなる群より選ばれる少なくとも1種のフッ素含有ナトリウム塩を含むことが好ましい。
また、上記非水電解質は、有機溶媒に溶解して非水電解液として使用することができる。
(Non-aqueous electrolyte)
Examples of non-aqueous electrolytes that can be used in the sodium secondary battery of this embodiment include NaClO 4 , NaPF 6 , NaAsF 6 , NaSbF 6 , NaBF 4 , NaCF 3 SO 3 , NaN(SO 2 CF 3 ) 2 , lower aliphatic carboxylic acid sodium salt, and NaAlCl 4. A mixture of two or more of these may be used. The electrolyte preferably contains at least one fluorine-containing sodium salt selected from the group consisting of NaPF 6 , NaAsF 6 , NaSbF 6 , NaBF 4 , NaCF 3 SO 3 , and NaN(SO 2 CF 3 ) 2 .
The non-aqueous electrolyte can be dissolved in an organic solvent and used as a non-aqueous electrolytic solution.
非水電解液における有機溶媒としては、例えば、
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、イソプロピルメチルカーボネート、ビニレンカーボネート、4-トリフルオロメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、1,2-ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;
1,2-ジメトキシエタン、1,3-ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;
ギ酸メチル、酢酸メチル、γ-ブチロラクトンなどのエステル類;
アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミドなどのアミド類;
3-メチル-2-オキサゾリドンなどのカーバメート類;
スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3-プロパンスルトンなどの含硫黄化合物;
上記の有機溶媒にさらにフッ素置換基を導入した、フッ素置換基を有する有機溶媒;を用いることができる。
Examples of the organic solvent in the nonaqueous electrolyte include:
Carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, isopropyl methyl carbonate, vinylene carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, and 1,2-di(methoxycarbonyloxy)ethane;
Ethers such as 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether, tetrahydrofuran, and 2-methyltetrahydrofuran;
Esters such as methyl formate, methyl acetate, and γ-butyrolactone;
Nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; amides such as N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide;
Carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone;
Sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide, and 1,3-propane sultone;
It is also possible to use an organic solvent having a fluorine substituent, which is obtained by further introducing a fluorine substituent into the above organic solvent.
非水電解液における有機溶媒の一部には、フッ素置換基を有する有機溶媒が含まれることが好ましい。 It is preferable that part of the organic solvent in the non-aqueous electrolyte solution contains an organic solvent having a fluorine substituent.
フッ素置換基を有する有機溶媒としては、例えば4-フルオロ-1,3-ジオキソラン-2-オン(以下、FECまたはフルオロエチレンカーボネートということがある。)、トランスまたはシス-4,5-ジフルオロ-1、3-ジオキソラン-2-オン(以下、DFECまたはジフルオロエチレンカーボネートということがある。)等が挙げられる。 Examples of organic solvents having a fluorine substituent include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter sometimes referred to as FEC or fluoroethylene carbonate), trans- or cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter sometimes referred to as DFEC or difluoroethylene carbonate), etc.
フッ素置換基を有する有機溶媒として、好ましくは4-フルオロ-1,3-ジオキソラン-2-オンである。 The preferred organic solvent having a fluorine substituent is 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one.
これらのフッ素置換基を有する有機溶媒は1種類で使用してもよいが、フッ素置換基を有さない有機溶媒と組み合わせた混合溶媒として使用することが好ましい。非水電解液中の有機溶媒の一部に、フッ素置換基を有する有機溶媒が含まれる場合、非水電解液全体に対するフッ素置換基を有する有機溶媒の割合は0.01体積%以上10体積%以下の範囲であり、好ましくは0.1体積%以上8体積%以下であり、より好ましくは0.5体積%以上5体積%以下である。 These organic solvents having fluorine substituents may be used alone, but are preferably used as a mixed solvent in combination with an organic solvent not having a fluorine substituent. When an organic solvent having a fluorine substituent is included as part of the organic solvent in the nonaqueous electrolyte, the ratio of the organic solvent having a fluorine substituent to the entire nonaqueous electrolyte is in the range of 0.01% by volume to 10% by volume, preferably 0.1% by volume to 8% by volume, and more preferably 0.5% by volume to 5% by volume.
上述の非水電解質は、高分子化合物に前記非水電解液を保持させた状態、すなわち、ゲル状電解質として用いることもできる。 The non-aqueous electrolyte can also be used in a state where the non-aqueous electrolyte is held in a polymer compound, i.e., as a gel electrolyte.
また、本実施形態のナトリウム二次電池で用いることができる非水電解質としては、固体電解質を用いることもできる。 In addition, a solid electrolyte can also be used as the nonaqueous electrolyte that can be used in the sodium secondary battery of this embodiment.
固体電解質としては、例えばポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖もしくはポリオキシアルキレン鎖の少なくとも1種以上を含む高分子化合物などの高分子電解質を用いることができる。また、固体電解質として、Na2S-SiS2、Na2S-GeS2、Na2S-P2S5、Na2S-B2S3などの硫化物電解質、またはNa2S-SiS2-Na3PO4、Na2S-SiS2-Na2SO4などの硫化物を含む無機化合物電解質、NaZr2(PO4)3などのNASICON型電解質を用いると、安全性をより高めることができることがある。 As the solid electrolyte, for example, a polymer electrolyte such as a polyethylene oxide-based polymer compound, a polymer compound containing at least one of a polyorganosiloxane chain or a polyoxyalkylene chain can be used. In addition, if a sulfide electrolyte such as Na 2 S-SiS 2 , Na 2 S-GeS 2 , Na 2 S-P 2 S 5 , or Na 2 S-B 2 S 3 , or an inorganic compound electrolyte containing a sulfide such as Na 2 S-SiS 2 -Na 3 PO 4 or Na 2 S-SiS 2 -Na 2 SO 4 , or a NASICON type electrolyte such as NaZr 2 (PO 4 ) 3 is used as the solid electrolyte, safety may be further improved.
また、本実施形態のナトリウム二次電池において、固体電解質を用いる場合には、固体電解質が後述のセパレータの役割を果たす場合もある。その場合には、セパレータを必要としないこともある。 In addition, when a solid electrolyte is used in the sodium secondary battery of this embodiment, the solid electrolyte may also function as a separator, which will be described later. In that case, a separator may not be required.
(セパレータ)
本実施形態のナトリウム二次電池は、正極と負極との間に配置されるセパレータを有していてもよい。セパレータの形態としては、例えば、多孔質フィルム、不織布、織布などが挙げられる。
(Separator)
The sodium secondary battery of the present embodiment may have a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode. Examples of the form of the separator include a porous film, a nonwoven fabric, and a woven fabric.
セパレータの形成材料としては、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料を挙げることができる。また、これらの材質を2種以上用いた単層または積層セパレータとしてもよい。 Materials for forming the separator include, for example, polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, fluororesins, and nitrogen-containing aromatic polymers. In addition, a single-layer or laminated separator may be formed using two or more of these materials.
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。 Examples of the separator include those described in JP-A-2000-30686 and JP-A-10-324758.
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、5μm以上200μm以下が好ましく、5μm以上40μm以下がより好ましい。 The thinner the separator, the higher the volumetric energy density of the battery and the lower the internal resistance, while still maintaining mechanical strength. In general, the thickness of the separator is preferably 5 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 40 μm or less.
セパレータは、好ましくは、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムを有する。ナトリウム二次電池においては、正極-負極間の短絡等が原因で電池内に異常電流が流れた際に、電流を遮断して、過大電流が流れることを阻止する(シャットダウンする)ことが好ましい。 The separator preferably has a porous film containing a thermoplastic resin. In a sodium secondary battery, when an abnormal current flows in the battery due to a short circuit between the positive and negative electrodes, it is preferable to cut off the current and prevent excessive current from flowing (shutdown).
セパレータが、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムを有する場合、シャットダウンは、短絡により短絡箇所のセパレータが過熱され、予め想定された(通常の)使用温度を越えた場合に、セパレータにおける多孔質フィルムが軟化または融解して微細孔を閉塞することによりなされる。そして、セパレータは、シャットダウンした後、ある程度の高温まで電池内の温度が上昇しても、その温度により破膜することなく、シャットダウンした状態を維持する程度に耐熱性が高いことが好ましい。 When the separator has a porous film containing a thermoplastic resin, shutdown occurs when the separator at the short-circuited location becomes overheated due to a short circuit and exceeds a pre-expected (normal) operating temperature, causing the porous film in the separator to soften or melt and block the micropores. It is preferable that the separator has high heat resistance so that it can maintain the shutdown state without being ruptured by the temperature even if the temperature inside the battery rises to a certain high level after shutdown.
セパレータとして、耐熱樹脂を含有する耐熱多孔層と熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムとが積層された積層多孔質フィルムからなるセパレータを用いることにより、熱破膜をより防ぐことが可能となる。ここで、耐熱多孔層は、多孔質フィルムの両面に積層されていてもよい。 By using a separator made of a laminated porous film in which a heat-resistant porous layer containing a heat-resistant resin and a porous film containing a thermoplastic resin are laminated, it is possible to better prevent thermal rupture. Here, the heat-resistant porous layer may be laminated on both sides of the porous film.
(ナトリウム二次電池の製造方法)
図1A,1Bは、本実施形態のナトリウム二次電池の一例を示す模式図である。図1Aは、ナトリウム二次電池が有する電極群を示す模式図である。図1Bは、ナトリウム二次電池の分解斜視図である。本実施形態の円筒型のナトリウム二次電池10は、次のようにして製造する。
(Method of manufacturing sodium secondary battery)
1A and 1B are schematic diagrams showing an example of a sodium secondary battery of this embodiment. Fig. 1A is a schematic diagram showing an electrode group of the sodium secondary battery. Fig. 1B is an exploded perspective view of the sodium secondary battery. The cylindrical sodium
まず、図1Aに示すように、帯状を呈する一対のセパレータ1、一端にリード21を有する帯状の正極2、および一端にリード31を有する帯状の負極3を、セパレータ1、正極2、セパレータ1、負極3の順に積層し、巻回することにより電極群4とする。
First, as shown in FIG. 1A, a pair of strip-shaped
次いで、図1Bに示すように、電池缶5に電極群4および不図示のインシュレーターを収容した後、缶底を封止し、電極群4に電解液6を含浸させ、正極2と負極3との間に電解質を配置する。さらに、電池缶5の上部をトップインシュレーター7および封口体8で封止することで、ナトリウム二次電池10を製造することができる。
Next, as shown in FIG. 1B, the
電極群4の形状としては、例えば、電極群4を巻回の軸に対して垂直方向に切断したときの断面形状が、円、楕円、長方形、角を丸めた長方形となるような柱状の形状を挙げることができる。
Examples of the shape of the
また、このような電極群4を有するナトリウム二次電池の形状としては、国際電気標準会議(IEC)が定めた電池に対する規格であるIEC60086、またはJIS C 8500で定められる形状を採用することができる。例えば、円筒型、角型などの形状を挙げることができる。
The shape of a sodium secondary battery having such an
さらに、ナトリウム二次電池は、上記巻回型の構成に限らず、正極、セパレータ、負極、セパレータの積層構造を繰り返し重ねた積層型の構成であってもよい。積層型のナトリウム二次電池としては、いわゆるコイン型電池、ボタン型電池、ペーパー型(またはシート型)電池を例示することができる。 Furthermore, the sodium secondary battery is not limited to the above-mentioned wound type configuration, but may be a laminated type configuration in which a laminated structure of a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator is repeatedly stacked. Examples of laminated sodium secondary batteries include so-called coin type batteries, button type batteries, and paper type (or sheet type) batteries.
以上のような構成のナトリウム二次電池は、上述した本実施形態のナトリウム二次電池用正極を有しているため、放電電圧および放電容量がともに高いものとなる。 The sodium secondary battery configured as described above has a positive electrode for a sodium secondary battery according to the present embodiment, and therefore has high discharge voltage and discharge capacity.
<ナトリウム二次電池の用途>
本実施形態のナトリウム二次電池は、放電電圧および放電容量がともに高く、エネルギー密度が高いことから、携帯電話、携帯オーディオ、ノートパソコン等の小型機器用電源である小型電池、自動車、自動二輪車、電動椅子、フォークリフト、電車、飛行機、船舶、宇宙船、潜水艦等の輸送機器用電源;耕運機等の機械用電源;キャンプ用途等の屋外電源;自動販売機用途等の屋外/屋内電源などの移動用電池である中・大型電池として好適である。
<Applications of sodium secondary batteries>
The sodium secondary battery of the present embodiment has both high discharge voltage and high discharge capacity and high energy density, and is therefore suitable as a small battery that is a power source for small devices such as mobile phones, portable audio devices, and notebook computers; a power source for transportation devices such as automobiles, motorcycles, electric chairs, forklifts, trains, airplanes, ships, spacecraft, and submarines; a power source for machines such as tillers; an outdoor power source for camping purposes; and a medium- to large-sized battery that is a mobile battery such as an outdoor/indoor power source for vending machines.
また、本実施形態のナトリウム二次電池は、供給量が豊富で安価な原料を用いているため、工場、家屋用等の屋外/屋内設置電源;太陽電池用充電装置、風力発電用充電装置等の各種発電用の負荷平準化電源;冷蔵・冷凍倉庫内、極冷地等の低温環境用設置電源;砂漠等の高温環境用設置電源;宇宙ステーション用等の宇宙環境用設置電源などの定置型電池である中・大型電池として好適である。 In addition, since the sodium secondary battery of this embodiment uses raw materials that are abundantly supplied and inexpensive, it is suitable as a medium- to large-sized stationary battery, such as an outdoor/indoor power source for factories, homes, etc.; a load-leveling power source for various power generation such as a solar battery charger and a wind power generation charger; a power source for low-temperature environments such as in refrigerated or frozen warehouses and extremely cold areas; a power source for high-temperature environments such as deserts; and a power source for space environments such as space stations.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The above describes preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples. The shapes and combinations of the components shown in the above examples are merely examples, and various modifications can be made based on design requirements, etc., without departing from the spirit of the present invention.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless the gist of the invention is changed.
<評価方法>
本実施例においては、製造した複合金属酸化物について、以下の方法で測定を行った。また、製造した正極活物質を用い、以下の方法でナトリウム二次電池を作製して評価を行った。
<Evaluation method>
In this example, the produced composite metal oxide was measured by the following method. In addition, a sodium secondary battery was produced by using the produced positive electrode active material by the following method and evaluated.
(1)粉末X線回折測定
複合金属酸化物の結晶構造の測定は、株式会社リガク製の粉末X線回折測定装置RINT2500TTR型を用い、特に指定しない限り、以下の条件で行った。
(1) Powder X-ray Diffraction Measurement Measurement of the crystal structure of the composite metal oxide was performed using a powder X-ray diffractometer RINT2500TTR type manufactured by Rigaku Corporation under the following conditions unless otherwise specified.
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
X-ray: CuKα
Voltage-current: 40kV-140mA
Measurement angle range: 2θ = 10 to 90°
Step: 0.02°
Scan speed: 4°/min
(2)正極の作製
後述の方法で製造した実施例1,2、比較例2,3については、正極活物質、導電材としてアセチレンブラック(デンカ株式会社製)、およびバインダーとしてPVDF(株式会社クレハ製)を、正極活物質:導電材:バインダー=85:5:10(質量比)の組成となるようにそれぞれ秤量した。
また、後述の方法で製造した比較例1については、正極活物質、導電材としてアセチレンブラック(デンカ株式会社製)、およびバインダーとしてPVDF(株式会社クレハ製)を、正極活物質:導電材:バインダー=80:10:10(質量比)の組成となるように秤量した。
その後、まず正極活物質とアセチレンブラックをメノウ乳鉢で十分に混合し、この混合物に、N-メチル-2-ピロリドン(NMP:東京化成工業株式会社製)を加え、さらにPVDFを加えて引き続き均一になるようにメノウ乳鉢で混合して、正極合剤ペーストを得た。
(2) Preparation of Positive Electrode For Examples 1 and 2 and Comparative Examples 2 and 3 produced by the methods described below, the positive electrode active material, acetylene black (manufactured by Denka Co., Ltd.) as a conductive material, and PVDF (manufactured by Kureha Corporation) as a binder were weighed out so as to have a composition of positive electrode active material:conductive material:binder=85:5:10 (mass ratio).
For Comparative Example 1 produced by a method described later, the positive electrode active material, acetylene black (manufactured by Denka Co., Ltd.) as a conductive material, and PVDF (manufactured by Kureha Corporation) as a binder were weighed out to achieve a composition of positive electrode active material:conductive material:binder=80:10:10 (mass ratio).
Thereafter, the positive electrode active material and acetylene black were first thoroughly mixed in an agate mortar, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to this mixture, and PVDF was further added, followed by mixing in the agate mortar until the mixture was homogenous, thereby obtaining a positive electrode mixture paste.
得られた正極合剤ペーストを、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の厚さで塗工した。正極合剤ペーストが塗工された集電体を乾燥機に入れ、NMPを除去しながら乾燥して、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、ハンドプレスにて圧着し、正極活物質を含む正極を得た。 The obtained positive electrode mixture paste was applied to a 40 μm-thick aluminum foil current collector with an applicator to a thickness of 100 μm. The current collector to which the positive electrode mixture paste was applied was placed in a dryer and dried while removing the NMP to obtain an electrode sheet. This electrode sheet was punched out to a diameter of 1.5 cm using an electrode punching machine and then pressed with a hand press to obtain a positive electrode containing the positive electrode active material.
(3)電池の作製
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上述の正極を置き、これらと、電解液としての1MのNaPF6/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、ナトリウム二次電池を作製した。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。
(3) Preparation of Battery The above-mentioned positive electrode was placed with the aluminum foil facing down in the recess of the lower part of a coin cell (manufactured by Hosen Co., Ltd.), and this was combined with 1 M NaPF 6 /propylene carbonate as an electrolyte, a polypropylene porous film (
<実施例1>(Na:Mn:Ti:Mg=1:0.9:0.05:0.05)
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%)、酸化チタン(TiO2:株式会社高純度化学研究所製:純度99.9%)および水酸化マグネシウム(Mg(OH)2:和光純薬工業株式会社製:純度99.8%)を用い、Na:Mn:Ti:Mgのモル比が1.00:0.90:0.05:0.05となるように秤量し、湿式ボールミルで300rpm、5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。
Example 1 (Na:Mn:Ti:Mg=1:0.9:0.05:0.05)
As metal-containing compounds, sodium carbonate ( Na2CO3 : manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.: purity 99.8%), manganese (IV) oxide ( MnO2 : manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.: purity 99.9%), titanium oxide ( TiO2 : manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.: purity 99.9%) and magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 : manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.: purity 99.8%) were used and weighed out so that the molar ratio of Na:Mn:Ti:Mg was 1.00:0.90:0.05:0.05, and mixed in a wet ball mill at 300 rpm for 5 hours to obtain a mixture of metal-containing compounds.
得られた金属含有化合物の混合物を固液分離し、ウエットケーキを乾燥後、金型に入れてペレット状に成型した。その後、得られたペレットをアルミナ製焼成ボートに乗せ、電気炉を用いてアルゴン雰囲気中1000℃で10時間保持することにより、上記混合物を焼成した。混合物を焼成した後、焼成物を室温まで冷却し、複合金属酸化物の粒子である活物質粒子1を得た。活物質粒子1は、本発明における「正極活物質」に該当する。
The obtained mixture of metal-containing compounds was subjected to solid-liquid separation, and the wet cake was dried and then placed in a metal mold to form pellets. The obtained pellets were then placed on an alumina firing boat and fired in an electric furnace at 1000°C in an argon atmosphere for 10 hours, thereby firing the mixture. After firing the mixture, the fired product was cooled to room temperature to obtain
図2は、活物質粒子1および後述の活物質4,5の粉末X線回折測定の結果を示すXRDチャートである。図2では、上述の測定角度範囲における測定結果のうち、10°~100°の範囲のXRDチャートを示している。
Figure 2 is an XRD chart showing the results of powder X-ray diffraction measurement of
粉末X線回折測定の結果、活物質粒子1の結晶構造は、層状型のひとつであるO3型の結晶構造に帰属することがわかった。
Powder X-ray diffraction measurements revealed that the crystal structure of
次いで、100mLのジルコニア瓶に、活物質粒子10g、アセチレンブラック(デンカ社製)1gおよび直径5mmのジルコニアボール150gを封入し、遊星型ボールミル装置を用い300rpmで6時間混合し、その後ジルコニアボールを篩別することによって、活物質粒子の表面に炭素層が形成された正極活物質1を得た。
Next, 10 g of active material particles, 1 g of acetylene black (manufactured by Denka Co., Ltd.), and 150 g of zirconia balls with a diameter of 5 mm were placed in a 100 mL zirconia bottle and mixed at 300 rpm for 6 hours using a planetary ball mill. The zirconia balls were then sieved out to obtain positive electrode
<実施例2>(Na:Mn:Ti:Mg=1:0.8:0.1:0.1)
Na:Mn:Ti:Mgのモル比が1.00:0.80:0.10:0.10となる量で金属含有化合物を用いたことを除いて実施例1と同様にして、複合金属酸化物の粒子である活物質粒子2を得た。
Example 2 (Na:Mn:Ti:Mg=1:0.8:0.1:0.1)
粉末X線回折測定の結果、活物質粒子2の結晶構造は、層状型のひとつであるO3型の結晶構造に帰属することがわかった。
The results of powder X-ray diffraction measurements showed that the crystal structure of
さらに、活物質粒子2を用いたことを除いて実施例1と同様にして、正極活物質2を得た。
Furthermore, positive electrode
<比較例1>(Na:Mn=0.7:1.0)
Ti源であるTiO2、Mg源であるMg(OH)2を用いず、Na:Mnのモル比が0.70:1.00となる量で金属含有化合物を用いたことを除いて実施例1と同様にして、複合金属酸化物の粒子を得た。比較例1では、複合金属酸化物の粒子を正極活物質3とした。
<Comparative Example 1> (Na:Mn=0.7:1.0)
The examples were prepared without using TiO2 as a Ti source or Mg(OH) 2 as a Mg source, and with using a metal-containing compound in an amount such that the molar ratio of Na:Mn was 0.70:1.00. In Comparative Example 1, the composite metal oxide particles were obtained in the same manner as in Comparative Example 1. In Comparative Example 1, the composite metal oxide particles were used as positive electrode
粉末X線回折測定の結果、正極活物質3の結晶構造は、層状型のひとつであるP2型の結晶構造に帰属することがわかった。
The results of powder X-ray diffraction measurements showed that the crystal structure of the positive electrode
<比較例2>(Na:Mn=1:1)
Ti源であるTiO2、Mg源であるMg(OH)2を用いず、Na:Mnのモル比が1.00:1.00となる量で金属含有化合物を用いたことを除いて実施例1と同様にして、複合金属酸化物の粒子である活物質粒子4を得た。
<Comparative Example 2> (Na:Mn=1:1)
The examples were prepared without using TiO2 as a Ti source or Mg(OH) 2 as a Mg source, and with using a metal-containing compound in an amount such that the molar ratio of Na:Mn was 1.00:1.00.
図2に示すように、粉末X線回折測定の結果、活物質粒子4の結晶構造は、層状型のひとつであるO3型の結晶構造に帰属することがわかった。
As shown in Figure 2, the results of the powder X-ray diffraction measurement showed that the crystal structure of
粉末X線回折測定の結果、正極活物質4の結晶構造は、層状型のひとつであるO3型の結晶構造に帰属することがわかった。
Powder X-ray diffraction measurements revealed that the crystal structure of the positive electrode
さらに、活物質粒子4を用いたことを除いて実施例1と同様にして、正極活物質4を得た。
Furthermore, positive electrode
<比較例3>(Na:Mn:Ti=0.8:0.8:0.2)
Mg源であるMg(OH)2を用いず、Na:Mn:Tiのモル比が0.80:0.80:0.20となる量で金属含有化合物を用いたことを除いて実施例1と同様にして、複合金属酸化物の粒子である活物質粒子5を得た。
<Comparative Example 3> (Na:Mn:Ti=0.8:0.8:0.2)
Example 1 was repeated except that no Mg(OH) 2 was used as the Mg source, and metal-containing compounds were used in an amount such that the molar ratio of Na:Mn:Ti was 0.80:0.80:0.20. In the same manner as above,
図2に示すように、粉末X線回折測定の結果、活物質粒子5の結晶構造は、層状型のひとつであるO3型の結晶構造に帰属することがわかった。
As shown in FIG. 2, the results of the powder X-ray diffraction measurement showed that the crystal structure of
さらに、活物質粒子5を用いたことを除いて実施例1と同様にして、正極活物質5を得た。
Furthermore, positive electrode
<ナトリウム二次電池の評価>
実施例1,2、比較例1~3の正極活物質を用いたナトリウム二次電池について、以下の評価を行った。
<Evaluation of sodium secondary batteries>
The sodium secondary batteries using the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated as follows.
(10回放電容量)
作製した電池について、下記条件で充放電試験を行った。サイクル試験において繰り返し充放電を行う場合には、下記条件の充電と放電とを繰り返した。
充電時条件:レストポテンシャルから4.5Vまで0.2Cレート(5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)充電を行った。
放電時条件:0.2Cレート(5時間で完全放電する速度)でCC(コンスタントカレント:定電流)放電を行い、電圧1.0Vでカットオフした。
(10 times discharge capacity)
The prepared battery was subjected to a charge/discharge test under the following conditions: When repeated charge/discharge was performed in the cycle test, charging and discharging were repeated under the following conditions.
Charging conditions: CC (constant current) charging was performed from the rest potential to 4.5 V at a rate of 0.2 C (a rate at which the battery is fully charged in 5 hours).
Discharge conditions: CC (constant current) discharge was performed at a rate of 0.2 C (a rate at which the battery is completely discharged in 5 hours), and cut off at a voltage of 1.0 V.
上記条件にて充電および放電を行うことを1回と数え、10回充放電を行ったときの10回目の放電容量を測定した。得られた値を10回放電容量とした。 Each charge and discharge under the above conditions was counted as one cycle, and the 10th discharge capacity was measured after 10 charge and discharge cycles. The value obtained was the 10th discharge capacity.
(平均放電電圧)
上記条件にて充電および放電を行い、放電時の電圧を測定した。10回充放電を繰り返して、放電時の電圧を10回測定し、得られた放電電圧の算術平均値を平均放電電圧とした。
(Average discharge voltage)
The charging and discharging were performed under the above conditions, and the voltage during discharging was measured. The charging and discharging were repeated 10 times, and the voltage during discharging was measured 10 times. The arithmetic mean value of the obtained discharge voltages was defined as the average discharge voltage.
評価した結果を表1,2および図3に示す。図3は、正極活物質2,4,5の充放電曲線である。
The evaluation results are shown in Tables 1 and 2 and Figure 3. Figure 3 shows the charge/discharge curves of positive electrode
表中の「Mn比」「Ti比」「Mg比」は、それぞれ、活物質粒子を構成する複合金属酸化物の組成式において、組成式1モルに対する各元素の含有モル比を示す。 The "Mn ratio," "Ti ratio," and "Mg ratio" in the table respectively indicate the molar content ratio of each element per mole of the composition formula of the composite metal oxide that constitutes the active material particles.
なお、比較例1については、上述のように結晶構造がP2型であり、10回放電容量について比較障害があるため記載していない。 As for Comparative Example 1, as mentioned above, the crystal structure is P2 type, and there is a comparative problem with the 10-cycle discharge capacity, so it is not listed.
評価の結果、実施例1,2の正極活物質を用いたナトリウム二次電池は、比較例1~3の正極活物質を用いたナトリウム二次電池と比べ、10回放電容量および平均放電電圧のいずれも高い値を示した。 As a result of the evaluation, the sodium secondary batteries using the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 showed higher 10-cycle discharge capacity and average discharge voltage than the sodium secondary batteries using the positive electrode active materials of Comparative Examples 1 to 3.
なお、実施例1の正極活物質は、初回のクーロン効率(=放電容量/充電容量×100(%))が約94%となり、二次電池用の正極材料として実用性が高いことが確認できた。 The positive electrode active material of Example 1 had an initial coulombic efficiency (= discharge capacity/charge capacity x 100 (%)) of approximately 94%, confirming its high practicality as a positive electrode material for secondary batteries.
<炭素層の効果>
(参考例1)
正極活物質1の代わりに活物質粒子1を用いたこと以外は上記「(2)正極の作製」「(3)電池の作製」と同様にして、活物質粒子1を正極活物質として有するナトリウム二次電池を作製した。
<Effect of carbon layer>
(Reference Example 1)
A sodium secondary battery having
(参考例2)
正極活物質2の代わりに活物質粒子2を用いたこと以外は上記「(2)正極の作製」「(3)電池の作製」と同様にして、活物質粒子2を正極活物質として有するナトリウム二次電池を作製した。
(Reference Example 2)
A sodium secondary battery having
<ナトリウム二次電池の評価>
実施例1,2の正極活物質を用いたナトリウム二次電池、および参考例1,2の活物質粒子を正極活物質として用いたナトリウム二次電池について、以下の評価を行った。
<Evaluation of sodium secondary batteries>
The sodium secondary batteries using the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 and the sodium secondary batteries using the active material particles of Reference Examples 1 and 2 as the positive electrode active material were evaluated as follows.
(初回放電容量)
作製した電池について、上述した条件で充電および放電を行い、初回放電時の放電容量を初回放電容量として測定した。
(Initial discharge capacity)
The produced battery was charged and discharged under the above-mentioned conditions, and the discharge capacity at the first discharge was measured as the first discharge capacity.
評価した結果を表3に示す。 The evaluation results are shown in Table 3.
表3に示すように、参考例1,2で用いた活物質粒子1,2は、それぞれナトリウム二次電池の活物質粒子として機能することが分かった。
As shown in Table 3, it was found that the
さらに、参考例1,2の結果と、実施例1,2の結果とを比べると、炭素層を設けると初回放電容量が増加することが分かった。 Furthermore, when comparing the results of Reference Examples 1 and 2 with the results of Examples 1 and 2, it was found that the initial discharge capacity increased when a carbon layer was provided.
これらの結果から、本発明の有用性が確かめられた。 These results confirm the usefulness of this invention.
1…セパレータ、2…正極、3…負極、4…電極群、5…電池缶、6…電解液、7…トップインシュレーター、8…封口体、10…ナトリウム二次電池、21…リード、31…リード 1...separator, 2...positive electrode, 3...negative electrode, 4...electrode group, 5...battery can, 6...electrolyte, 7...top insulator, 8...sealing body, 10...sodium secondary battery, 21...lead, 31...lead
Claims (5)
前記活物質粒子の表面を覆う炭素層と、を有し、
前記炭素層は、アセチレンブラックを形成材料とし、
前記複合金属酸化物は、以下の式(1)で表されるナトリウム二次電池用正極活物質。
Naa(M1 wM2 vMnxTiy-zMgz)O2 (1)
(ここで、M1はCo、Niを表し、M2はFe、Cu、MoおよびCaからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、aは0.6以上1以下であり、wは0以上0.25未満であり、vは0以上0.25未満であり、w+vは0以上0.25未満であり、xは0.7以上0.98未満であり、yは0.02を超え0.5以下であり、zは0.03以上0.5未満であり、かつw+v+x+y=1であり、y>zである。) active material particles made of a composite metal oxide having an O3 type crystal structure and containing Na, Mn, Ti and Mg;
a carbon layer covering the surface of the active material particle;
The carbon layer is formed of acetylene black,
The composite metal oxide is a positive electrode active material for a sodium secondary battery represented by the following formula (1).
Na a (M 1 w M 2 v Mn x Ti y-z Mg z )O 2 (1)
(Here, M1 represents Co or Ni, M2 represents one or more elements selected from the group consisting of Fe, Cu, Mo, and Ca, a is 0.6 or more and 1 or less, w is 0 or more and less than 0.25, v is 0 or more and less than 0.25, w+v is 0 or more and less than 0.25, x is 0.7 or more and less than 0.98, y is more than 0.02 and 0.5 or less, z is 0.03 or more and less than 0.5, and w+v+x+y=1, y>z.)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019044936A JP7560939B2 (en) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | Positive electrode active material for sodium secondary battery, positive electrode for sodium secondary battery, sodium secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019044936A JP7560939B2 (en) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | Positive electrode active material for sodium secondary battery, positive electrode for sodium secondary battery, sodium secondary battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020149820A JP2020149820A (en) | 2020-09-17 |
JP7560939B2 true JP7560939B2 (en) | 2024-10-03 |
Family
ID=72429800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019044936A Active JP7560939B2 (en) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | Positive electrode active material for sodium secondary battery, positive electrode for sodium secondary battery, sodium secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7560939B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TR2021003028A2 (en) * | 2021-02-24 | 2022-09-21 | Erci̇yes Üni̇versi̇tesi̇ Strateji̇ Geli̇şti̇rme Dai̇re Başkanliği | DEVELOPMENT OF NEW O3-NAXMO2 TYPE LAYERED METAL OXIDES FOR SODIUM ION BATTERIES STABLE IN AIR |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170025678A1 (en) | 2015-07-21 | 2017-01-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Layered oxide materials for batteries |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2506859A (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-16 | Faradion Ltd | A nickel-containing mixed metal oxide active electrode material |
GB201409163D0 (en) * | 2014-05-22 | 2014-07-09 | Faradion Ltd | Compositions containing doped nickelate compounds |
GB201409142D0 (en) * | 2014-05-22 | 2014-07-09 | Faradion Ltd | Tin-containing compounds |
JP6672758B2 (en) * | 2015-12-09 | 2020-03-25 | 住友電気工業株式会社 | Sodium ion secondary battery and positive electrode active material particles |
JP7086937B2 (en) * | 2017-03-29 | 2022-06-20 | 住友化学株式会社 | Method for manufacturing composite metal oxide, positive electrode active material, positive electrode, sodium secondary battery, and composite metal oxide |
-
2019
- 2019-03-12 JP JP2019044936A patent/JP7560939B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170025678A1 (en) | 2015-07-21 | 2017-01-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Layered oxide materials for batteries |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020149820A (en) | 2020-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6108141B2 (en) | Positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery | |
JP5035834B2 (en) | Lithium manganese composite oxide | |
JP6500045B2 (en) | Method for producing lithium composite metal oxide | |
JP5762828B2 (en) | Sodium secondary battery | |
JP6168603B2 (en) | Cathode active material for lithium ion battery and method for producing the same | |
JP6542421B1 (en) | Lithium metal composite oxide powder, positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery | |
JP6857482B2 (en) | Manufacturing method of positive electrode active material for lithium secondary battery | |
JP6103456B2 (en) | Positive electrode active material for sodium secondary battery, positive electrode for sodium secondary battery and sodium secondary battery | |
JP6630864B1 (en) | Lithium metal composite oxide powder, positive electrode active material for lithium secondary battery, and method for producing lithium metal composite oxide powder | |
US11217789B2 (en) | Composite metal oxide, positive electrode active material, positive electrode, sodium secondary battery, and method for producing composite metal oxide | |
JP6970671B2 (en) | Method for manufacturing lithium nickel composite oxide | |
JP7471903B2 (en) | Lithium metal composite oxide, positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery | |
KR102655472B1 (en) | Lithium composite metal oxide, positive electrode active material for lithium secondary batteries, positive electrode for lithium secondary batteries, and lithium secondary batteries | |
JP6659895B1 (en) | Lithium metal composite oxide powder and positive electrode active material for lithium secondary batteries | |
JP7560939B2 (en) | Positive electrode active material for sodium secondary battery, positive electrode for sodium secondary battery, sodium secondary battery | |
JP6360374B2 (en) | Method for producing lithium-containing composite metal oxide | |
JP5770020B2 (en) | Manufacturing method of inorganic material | |
JP2020172426A (en) | Lithium metal composite oxide powder and positive electrode active material for lithium secondary battery | |
JP6980053B2 (en) | A method for producing a positive electrode active material precursor for a lithium secondary battery, a method for producing a positive electrode active material precursor for a lithium secondary battery, and a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190426 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220128 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221115 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221122 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230116 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230313 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230627 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230921 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20231002 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20231228 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240920 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7560939 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |