JP2015018621A - Sodium battery cathode active material and method of producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解液の分解を抑制することができるナトリウム電池用正極活物質に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material for a sodium battery that can suppress decomposition of an electrolytic solution.
近年、パソコン、ビデオカメラ、携帯電話等の情報関連機器や通信機器等の急速な普及に伴い、その電源として利用される電池の開発が重要視されている。また、自動車産業界においても、電気自動車やハイブリッド自動車用の高出力且つ高容量の電池の開発が進められている。各種電池の中でも、エネルギー密度と出力が高いことから、リチウム電池が注目されている。 In recent years, with the rapid spread of information-related equipment such as personal computers, video cameras, and mobile phones, and communication equipment, development of batteries that are used as power sources has been regarded as important. Also in the automobile industry, development of high-power and high-capacity batteries for electric vehicles and hybrid vehicles is underway. Among various types of batteries, lithium batteries are attracting attention because of their high energy density and output.
リチウム電池において、一般的には、正極活物質として、ニッケル酸リチウムやコバルト酸リチウム等の層状構造を有するリチウム金属複合酸化物が用いられ、負極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵および放出が可能な炭素材料、リチウム金属、リチウム合金等が用いられている。また、正極と負極との間に介在する電解質には、リチウム塩を溶解させた電解液や、リチウムを含有する固体電解質等が用いられている。
リチウム電池は、上記したようにエネルギー密度や出力に優れる一方、リチウム電池の需要拡大に伴いリチウムの価格が上昇していることや、リチウムの埋蔵量が限られていること等が、量産や大型化のボトルネックとなっている。
In a lithium battery, a lithium metal composite oxide having a layered structure such as lithium nickelate or lithium cobaltate is generally used as a positive electrode active material, and lithium ion can be occluded and released as a negative electrode active material. Carbon materials, lithium metals, lithium alloys and the like are used. Moreover, as the electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, an electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved, a solid electrolyte containing lithium, or the like is used.
Lithium batteries are excellent in energy density and output as described above. On the other hand, the price of lithium has increased along with the expansion of demand for lithium batteries, and the amount of lithium reserves has been limited. It has become a bottleneck in the process.
そこで、資源埋蔵量が豊富で低コストであるナトリウムを、リチウムの代わりに用いたナトリウム電池の研究も進められている。 Therefore, research is being conducted on sodium batteries that use low-cost sodium, which is abundant in resource reserves, instead of lithium.
今回の発明に先立って、本発明者は、Na4Ni3(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物、さらに下記一般式(1)で表わされる化合物を、ナトリウム電池における高電位域での作動が可能な正極活物質として見出している(特許文献1)。
一般式(1)
NaxMy(AO4)z(P2O7)w
(上記一般式(1)中、Mは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Aは、Al、Si、P、S、Ti、V及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、xは4≧x≧2を満たし、yは4≧y≧1を満たし、zは4≧z≧0を満たし、wは1≧w≧0を満たし、z及びwの少なくとも一方は1以上である。)
しかしながら、上述の正極活物質は、電解液の分解に対する活性が高いという問題がある。
Prior to the present invention, the present inventor has developed a compound represented by Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ) and a compound represented by the following general formula (1) into a high potential in a sodium battery. It has been found as a positive electrode active material capable of operating in the region (Patent Document 1).
General formula (1)
Na x M y (AO 4) z (P 2 O 7) w
(In the general formula (1), M is at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn, and A is Al, Si, P, At least one selected from the group consisting of S, Ti, V and W, x satisfies 4 ≧ x ≧ 2, y satisfies 4 ≧ y ≧ 1, z satisfies 4 ≧ z ≧ 0, w Satisfies 1 ≧ w ≧ 0, and at least one of z and w is 1 or more.)
However, the above-described positive electrode active material has a problem of high activity against the decomposition of the electrolytic solution.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、電解液の分解を抑制できるナトリウム電池用正極活物質およびその製造方法を提供することを主目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the positive electrode active material for sodium batteries which can suppress decomposition | disassembly of electrolyte solution, and its manufacturing method.
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意研究を行った結果、上記一般式(1)におけるMのリン化物を含むコート部を正極活物質の表面に設けることで、電解液の分解を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventor provided a coat portion containing M phosphide in the general formula (1) on the surface of the positive electrode active material, thereby decomposing the electrolytic solution. Has been found to be able to be suppressed, and the present invention has been completed.
本発明は、下記一般式(1)で表わされるナトリウム電池用正極活物質であって、上記一般式(1)におけるMのリン化物を含むコート部を表面に有することを特徴とするナトリウム電池用正極活物質を提供する。
一般式(1)
NaxMy(AO4)z(P2O7)w
(上記一般式(1)中、Mは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Aは、Al、Si、P、S、Ti、V及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、xは4≧x≧2を満たし、yは4≧y≧1を満たし、zは4≧z≧0を満たし、wは1≧w≧0を満たし、z及びwの少なくとも一方は1以上である。)
The present invention is a sodium battery positive electrode active material represented by the following general formula (1), and has a coat portion containing M phosphide in the above general formula (1) on the surface. A positive electrode active material is provided.
General formula (1)
Na x M y (AO 4) z (P 2 O 7) w
(In the general formula (1), M is at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn, and A is Al, Si, P, At least one selected from the group consisting of S, Ti, V and W, x satisfies 4 ≧ x ≧ 2, y satisfies 4 ≧ y ≧ 1, z satisfies 4 ≧ z ≧ 0, w Satisfies 1 ≧ w ≧ 0, and at least one of z and w is 1 or more.)
本発明によれば、上記一般式(1)におけるMのリン化物を含むコート部を表面に有することにより、電解液の分解を抑制できるナトリウム電池用正極活物質とすることができる。 According to this invention, it can be set as the positive electrode active material for sodium batteries which can suppress decomposition | disassembly of electrolyte solution by having on the surface the coating part containing the phosphide of M in the said General formula (1).
上記発明においては、上記一般式(1)中、上記Mは、Niであり、上記Mのリン化物がNi3Pであることが好ましい。 In the above invention, in the above general formula (1), said M is Ni, it is preferable phosphide of said M is Ni 3 P.
本発明は、上述のナトリウム電池用正極活物質を製造するナトリウム電池用正極活物質の製造方法であって、上記一般式(1)で表わされる前駆体物質を還元剤とともに焼成することにより上記Mのリン化物を含むコート部を形成する還元工程を有することを特徴とするナトリウム電池用正極活物質の製造方法を提供する。 The present invention provides a method for producing a positive electrode active material for a sodium battery for producing the above-described positive electrode active material for a sodium battery, wherein the precursor material represented by the general formula (1) is calcined together with a reducing agent, and the M The manufacturing method of the positive electrode active material for sodium batteries characterized by having the reduction | restoration process which forms the coat part containing the phosphide of this.
本発明によれば、上記還元工程を有することにより、上述のナトリウム電池用正極活物質を製造することができる。 According to this invention, by having the said reduction | restoration process, the above-mentioned positive electrode active material for sodium batteries can be manufactured.
本発明の正極活物質は、上記一般式(1)におけるMのリン化物を含むコート部を表面に有することにより、電解液の分解を抑制することができるといった作用効果を奏する。 The positive electrode active material of the present invention has an effect that the decomposition of the electrolytic solution can be suppressed by having a coat portion containing the M phosphide in the general formula (1) on the surface.
以下、本発明のナトリウム電池用正極活物質(以下、単に正極活物質と称して説明する場合がある。)およびその製造方法について説明する。 Hereinafter, the positive electrode active material for sodium batteries of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a positive electrode active material) and a method for producing the same will be described.
A.ナトリウム電池用正極活物質
本発明のナトリウム電池用正極活物質について図を用いて説明する。
図1(a)、(b)は、本発明のナトリウム電池用正極活物質の例を示す概略断面図である。本発明の正極活物質10は、上記一般式(1)で表わされ、上記一般式(1)におけるMのリン化物を含むコート部1を表面に有することを特徴とする。
図1(a)では、本発明の正極活物質10において、コート部1とコート部1より正極活物質10の中心側にあるコア部2とが界面を有さず、連続している例を示している。また、図1(b)では、本発明の正極活物質10において、コート部1とコア部2とが界面を有している例を示している。
A. The positive electrode active material for sodium batteries The positive electrode active material for sodium batteries of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 (a) and 1 (b) are schematic cross-sectional views showing examples of the positive electrode active material for sodium battery of the present invention. The positive electrode active material 10 of the present invention is represented by the above general formula (1), and has a coat portion 1 containing M phosphide in the above general formula (1) on the surface.
In FIG. 1A, in the positive electrode active material 10 of the present invention, an example in which the coat portion 1 and the core portion 2 on the center side of the positive electrode active material 10 from the coat portion 1 have no interface and are continuous. Show. Moreover, in FIG.1 (b), in the positive electrode active material 10 of this invention, the example in which the coat part 1 and the core part 2 have an interface is shown.
本発明によれば、上記一般式(1)におけるMのリン化物を含むコート部を表面に有することにより、電解液の分解を抑制できるナトリウム電池用正極活物質とすることができる。 According to this invention, it can be set as the positive electrode active material for sodium batteries which can suppress decomposition | disassembly of electrolyte solution by having on the surface the coating part containing the phosphide of M in the said General formula (1).
この理由については必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。
コート部に含まれるMのリン化物は、電解液の分解に対して活性が低いことが考えられる。そのため、本発明の正極活物質は、上記一般式(1)におけるMのリン化物を含むコート部を表面に有することにより、電解液と正極活物質における上記活性の高い部分とが直接接触することを防止することができ、電解液とコート部とが接触することから、電解液の分解(電解液の劣化)を抑制できることが考えられる。
Although this reason is not necessarily clear, it is considered as follows.
It is considered that the M phosphide contained in the coat part has low activity against the decomposition of the electrolytic solution. Therefore, the positive electrode active material of the present invention has a coating portion containing the M phosphide in the general formula (1) on the surface, so that the electrolytic solution and the highly active portion of the positive electrode active material are in direct contact with each other. It is conceivable that the decomposition of the electrolytic solution (deterioration of the electrolytic solution) can be suppressed because the electrolytic solution and the coating portion are in contact with each other.
また、本発明によれば、本発明の正極活物質を用いたナトリウム電池の容量を増加させることができ、充放電効率、容量維持率、および高率充放電特性を良好にすることができる。 Moreover, according to this invention, the capacity | capacitance of the sodium battery using the positive electrode active material of this invention can be increased, and charge / discharge efficiency, a capacity | capacitance maintenance factor, and a high rate charge / discharge characteristic can be made favorable.
この理由については必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。
上述したように、本発明の正極活物質は、Mのリン化物を含むコート部を表面に有することにより、電解液の分解に対する活性を抑制することができる。また、コート部に含まれるMのリン化物は、電子伝導性が良好な物質である。よって、本発明の正極活物質は上記コート部を表面に有することにより、電子伝導性を良好にすることができることが考えられる。
本発明の正極活物質は、上述した作用効果を奏することから、ナトリウム電池において充放電効率、容量維持率、高率充放電特性を良好にすることができることが考えられる。また、本発明の正極活物質は、コート部の存在により、電子伝導性が良好であると考えられることから、ナトリウム電池の高容量化を図ることができると考えられる。
Although this reason is not necessarily clear, it is considered as follows.
As described above, the positive electrode active material of the present invention can suppress the activity against the decomposition of the electrolytic solution by having the coat portion containing M phosphide on the surface. The M phosphide contained in the coat part is a substance having good electron conductivity. Therefore, it is conceivable that the positive electrode active material of the present invention can improve the electron conductivity by having the coating portion on the surface.
Since the positive electrode active material of the present invention has the above-described effects, it is considered that the charge / discharge efficiency, capacity retention rate, and high rate charge / discharge characteristics can be improved in the sodium battery. In addition, the positive electrode active material of the present invention is considered to have good electronic conductivity due to the presence of the coat portion, and thus it is considered that the capacity of the sodium battery can be increased.
従来の正極活物質の電解液の分解への活性を低下させる方法として、従来の正極活物質と電解液とを直接接触させないようにする場合、例えば、電子伝導性の高い炭素からなる炭素被膜を正極活物質の表面にコーティングすることも考えられる。しかし、本発明の正極活物質は、従来の正極活物質の表面上に炭素被膜をコーティングさせたものと比べても、電解液の分解に対する活性を低下させることができると考えられる。
後述する実施例の項目で詳述するように、本発明の正極活物質と炭素とを含む正極を用いた測定セル(ナトリウム二次電池)と、従来の正極活物質と炭素とを含み実施例におけるNi3Pの代わりに炭素の含有量を増やした正極を用いた測定セルとを比較した場合、実施例の測定セルにおける初回放電容量および初回充放電効率が飛躍的に向上し、また、サイクル特性および高率放電特性が向上した(後述する図8、図9、表1、および表2等)。これらの結果から、Mのリン化物は炭素と比較して電解液の分解への活性が低い可能性が示唆された。
As a method of reducing the activity of the conventional positive electrode active material for decomposing the electrolytic solution, when the conventional positive electrode active material and the electrolytic solution are not brought into direct contact, for example, a carbon coating made of carbon having high electron conductivity is used. It is also conceivable to coat the surface of the positive electrode active material. However, the positive electrode active material of the present invention is considered to be able to reduce the activity against the decomposition of the electrolytic solution even when compared with a conventional positive electrode active material surface coated with a carbon film.
As described in detail in the section of Examples to be described later, the measurement cell (sodium secondary battery) using the positive electrode containing the positive electrode active material of the present invention and carbon, the conventional positive electrode active material and carbon are used. When compared with a measurement cell using a positive electrode with an increased carbon content instead of Ni 3 P in the sample, the initial discharge capacity and the initial charge / discharge efficiency in the measurement cell of the example are dramatically improved. The characteristics and high rate discharge characteristics were improved (FIGS. 8, 9, Table 1, and Table 2 described later). From these results, it was suggested that M phosphide may have a lower activity in the decomposition of the electrolyte than carbon.
以下、本発明の正極活物質の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the positive electrode active material of the present invention will be described.
1.コート部
本発明の正極活物質は、上記一般式(1)におけるMのリン化物を含むコート部を表面に有する。本発明におけるコート部は、正極活物質の表面に存在しているものであり、コート部とコート部より正極活物質の中心側にあるコア部とが界面を有しているものであってもよく、コート部とコア部とが界面を有さず、連続しているものであってもよい。また、コート部とコア部とが界面を有しているものである場合は、コート部およびコア部に含まれるそれぞれの成分が相互拡散しているものである場合が含まれる。
本発明においては、なかでも、コート部が、コート部とコア部とが界面を有さず、連続しているものであることが好ましい。
1. Coat part The positive electrode active material of this invention has the coat part containing the phosphide of M in the said General formula (1) on the surface. The coat portion in the present invention is present on the surface of the positive electrode active material, and the coat portion and the core portion on the center side of the positive electrode active material from the coat portion may have an interface. The coat part and the core part may have no interface and may be continuous. Moreover, when the coat part and the core part have an interface, the case where the respective components contained in the coat part and the core part are mutually diffused is included.
In the present invention, in particular, it is preferable that the coat part has a continuous part without an interface between the coat part and the core part.
(1)コート部の成分
(a)Mのリン化物
本発明におけるコート部に含まれるMのリン化物は、正極活物質の組成に応じて適宜決定される。Mのリン化物としては、例えば、Tiのリン化物、Vのリン化物、Crのリン化物、Mnのリン化物、Feのリン化物、Coのリン化物、Niのリン化物、Cuのリン化物及びZnのリン化物等を挙げることができる。これらのMのリン化物は1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。本発明においては、なかでもNiのリン化物であることが好ましい。Niのリン化物としては、例えば、NiP、Ni2P、Ni3P等を挙げることができ、特にNi3Pであることが好ましい。コート部がNi3Pを含む場合、後述する「B.リチウム二次電池用正極活物質の製造方法」の項で説明する製造方法により、良好に正極活物質の表面にコート部を形成することができるからである。
なお、上述した一般式(1)で表わされる正極活物質が、一般式(1)におけるMの単体を含むコート部を表面に有する場合も、本発明の正極活物質と同様の作用効果を奏すると考えられる。
(1) Component of coat part (a) M phosphide The M phosphide contained in the coat part of the present invention is appropriately determined according to the composition of the positive electrode active material. Examples of phosphides of M include, for example, Ti phosphides, V phosphides, Cr phosphides, Mn phosphides, Fe phosphides, Co phosphides, Ni phosphides, Cu phosphides and Zn. The phosphide of these can be mentioned. These M phosphides may be one kind or two or more kinds. In the present invention, Ni phosphide is particularly preferable. Examples of the phosphide of Ni include NiP, Ni 2 P, Ni 3 P and the like, and Ni 3 P is particularly preferable. When the coat part contains Ni 3 P, the coat part is satisfactorily formed on the surface of the positive electrode active material by the production method described in the section “B. Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery” described later. Because you can.
In addition, also when the positive electrode active material represented by the general formula (1) described above has a coating portion containing M alone in the general formula (1) on the surface, the same effects as the positive electrode active material of the present invention are exhibited. It is thought that.
コート部に含まれるMのリン化物の含有量としては、特に限定されないが、コート部におけるMのリン化物の割合が、60wt%以上、なかでも70wt%以上、特に80wt%以上であることが好ましい。
コート部に含まれるMのリン化物の含有量が少なすぎると、電解液の分解を十分に抑制することが困難となる可能性があるからである。
コート部に含まれるMのリン化物の含有量については、エネルギー分散型X線分析装置(TEM−EDX、またはSEM−EDX)を用いて測定することができる。
The content of the M phosphide contained in the coat portion is not particularly limited, but the ratio of the M phosphide in the coat portion is preferably 60 wt% or more, particularly 70 wt% or more, and particularly preferably 80 wt% or more. .
This is because if the content of the M phosphide contained in the coat portion is too small, it may be difficult to sufficiently suppress the decomposition of the electrolytic solution.
The content of the M phosphide contained in the coat part can be measured using an energy dispersive X-ray analyzer (TEM-EDX or SEM-EDX).
本発明においては、コート部に含まれるMのリン化物が粒子状であってもよい。
Mのリン化物の粒子の平均粒径としては、例えば、1nm〜1000nmの範囲内、なかでも1nm〜100nmの範囲内、特に1nm〜50nmの範囲内であることが好ましい。
コート部中のMのリン化物の粒子については、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)または、走査型電子顕微鏡(SEM)とそれに付属するエネルギー分散型X線分析装置(EDX)を用いて確認することができる。
また、上記平均粒径の測定方法としては、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)観察により、Mのリン化物の粒子(n≧100)の粒径を測定し、その平均を求めることで算出する方法を挙げることができる。また、SEM−EDXを用いた場合、M及びPからなる化合物でNaを含まない粒子(n≧100)の粒径を測定し、その平均を求めることで算出する方法を挙げることができる。
In the present invention, the M phosphide contained in the coat part may be particulate.
The average particle size of the M phosphide particles is, for example, preferably in the range of 1 nm to 1000 nm, more preferably in the range of 1 nm to 100 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 50 nm.
About the particle | grains of the M phosphide in a coating part, it confirms using the transmission electron microscope (TEM) or a scanning electron microscope (SEM) and the energy dispersive X-ray analyzer (EDX) attached to it, for example. be able to.
The average particle size is calculated by, for example, measuring the particle size of M phosphide particles (n ≧ 100) by observation with a transmission electron microscope (TEM) and obtaining the average. A method can be mentioned. In addition, when SEM-EDX is used, there can be mentioned a method of calculating by measuring the particle diameter of particles containing Na and N (n ≧ 100) with a compound consisting of M and P, and calculating the average.
(b)その他の成分
本発明におけるコート部は、上述したMのリン化物のみで構成されていてもよく、上述したMのリン化物以外の成分を含んで構成されていてもよい。以下、このような成分について説明する。
(B) Other components The coating part in this invention may be comprised only by the M phosphide mentioned above, and may be comprised including components other than the M phosphide mentioned above. Hereinafter, such components will be described.
(i)炭素成分
本発明におけるコート部は、上述したMのリン化物に加えて、炭素成分を含むことがより好ましい。本発明の正極活物質の電子伝導性をより良好にすることができるからである。
コート部が炭素成分を含む場合、本発明の正極活物質は、後述する「B.ナトリウム電池用正極活物質の製造方法」の項で説明する製造方法により、製造されることが好ましい。
コート部が炭素成分を含む場合、Mのリン化物に対する炭素成分の割合としては、特に限定されないが、Mのリン化物100重量部に対して、炭素成分が1重量部以上、なかでも10重量部〜1000重量部の範囲内、特に50重量部〜100重量部の範囲内であることが好ましい。
上記炭素成分の含有量が多すぎると、イオン伝導性が低下する可能性があるからである。
(I) Carbon component It is more preferable that the coating part in this invention contains a carbon component in addition to the M phosphide mentioned above. This is because the positive electrode active material of the present invention can have better electronic conductivity.
When the coat part contains a carbon component, the positive electrode active material of the present invention is preferably produced by the production method described in the section “B. Method for producing positive electrode active material for sodium battery” described later.
When the coating part contains a carbon component, the ratio of the carbon component to the M phosphide is not particularly limited, but the carbon component is 1 part by weight or more, especially 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the M phosphide. It is preferable to be within a range of ˜1000 parts by weight, particularly within a range of 50 parts by weight to 100 parts by weight.
It is because ion conductivity may fall when there is too much content of the said carbon component.
(ii)その他の成分
本発明におけるコート部は、上述したMのリン化物、炭素成分以外にも、例えば、上記Mの単体を含んでいてもよい。Mの単体も、高い電子伝導性を示すことから、良好な電子伝導性を示す正極活物質とすることができる。
(Ii) Other components In addition to the above-described M phosphide and carbon component, the coating portion in the present invention may contain, for example, the above-described simple substance of M. Since the simple substance of M also shows high electron conductivity, it can be used as a positive electrode active material showing good electron conductivity.
(2)コート部
本発明におけるコート部の平均厚さとしては、特に限定されないが、0.5nm〜100nmの範囲内、なかでも1nm〜50nmの範囲内、特に1nm〜10nmの範囲内であることが好ましい。
コート部の平均厚さが厚すぎるとイオン伝導性が低下する可能性があるからであり、コート部の平均厚さが薄すぎると電解液の分解に対する触媒作用を十分に低下できない可能性があるからである。コート部の平均厚さは、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)による観察(例えば、n≧100)等により測定することができる。
ここで、図1(a)に示すように、コート部1とコア部2とが界面を有さず、連続している場合、コート部の厚さとは、Mのリン化物の含有量が60wt%以上である部分を厚さをいう。
(2) Coat part Although it does not specifically limit as average thickness of the coat part in this invention, It exists in the range of 0.5 nm-100 nm, especially within the range of 1 nm-50 nm, Especially within the range of 1 nm-10 nm. Is preferred.
This is because if the average thickness of the coat portion is too thick, the ionic conductivity may be reduced, and if the average thickness of the coat portion is too thin, the catalytic action for the decomposition of the electrolyte may not be sufficiently reduced. Because. The average thickness of the coat part can be measured, for example, by observation with a transmission electron microscope (TEM) (for example, n ≧ 100).
Here, as shown in FIG. 1A, when the coat part 1 and the core part 2 do not have an interface and are continuous, the thickness of the coat part means that the content of M phosphide is 60 wt. % Refers to the thickness.
コート部の形態としては、正極活物質の表面に存在していればよく、特に限定されないが、正極活物質のコア部を被覆していることが好ましい。コート部の被覆率としては、例えば、10%以上、なかでも30%以上、特に50%以上であることが好ましい。
また、コート部はコア部を全て被覆するものであってもよい。コート部の被覆率は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)、X線光電子分光法(XPS)等を用いて測定することができる。
The form of the coating part is not particularly limited as long as it is present on the surface of the positive electrode active material, but it is preferable to coat the core part of the positive electrode active material. The coverage of the coat part is, for example, preferably 10% or more, especially 30% or more, particularly 50% or more.
The coat portion may cover the entire core portion. The coverage of the coat portion can be measured using, for example, a transmission electron microscope (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), or the like.
また、本発明の正極活物質においてMのリン化物が存在することは、例えばX線回折装置(XRD(X-ray diffraction))で測定し、正極活物質のメインピークとMのリン化物のピークとのピーク強度比を求めることで確認することができる。
例えば、本発明の正極活物質がNa4Ni3(PO4)2P2O7であり、コート部がNi3Pである場合、CuKα線を用いてXRDで測定する場合について説明する。
ここで、Na4Ni3(PO4)2P2O7は2θ=34.5°のピークを有し、Ni3Pは2θ=41.8°のピークを有することから、本発明の正極活物質は、上述した2θ付近の位置にピークを有するものである。
本発明の正極活物質が上述した構成を有する場合、Na4Ni3(PO4)2P2O7のピークである2θ=34.5°±0.2°のピークの回折強度をIAとし、Ni3Pのピークである2θ=41.8°±0.2°のピークの回折強度をIBとした場合、IB/IAが0.001以上0.1以下であることが好ましく、0.001以上0.05以下であることがより好ましく、0.005以上0.04以下であることがさらに好ましい。
上記値が小さすぎる場合は、正極活物質が、コート部を表面に有する場合も、電解液の分解を抑制することが困難となる可能性があるからである。
The presence of M phosphide in the positive electrode active material of the present invention is measured by, for example, an X-ray diffraction apparatus (XRD (X-ray diffraction)), and the main peak of the positive electrode active material and the peak of M phosphide are measured. It can confirm by calculating | requiring the peak intensity ratio.
For example, in the case where the positive electrode active material of the present invention is Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 P 2 O 7 and the coat part is Ni 3 P, a case where measurement is performed by XRD using CuKα rays will be described.
Here, since Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 P 2 O 7 has a peak of 2θ = 34.5 °, and Ni 3 P has a peak of 2θ = 41.8 °, the positive electrode of the present invention. The active material has a peak at a position near 2θ described above.
When a positive electrode active material of the present invention having the above-described configuration, the diffraction intensity of the peak of Na 4 Ni 3 (PO 4) 2θ = 34.5 ° ± 0.2 ° is a peak of the 2 P 2 O 7 I A and then, if the diffraction intensity of the peak of Ni 3 2θ = 41.8 ° ± 0.2 ° is a peak of P was I B, that I B / I a is 0.001 to 0.1 Preferably, it is 0.001 or more and 0.05 or less, and more preferably 0.005 or more and 0.04 or less.
If the above value is too small, it may be difficult to suppress the decomposition of the electrolytic solution even when the positive electrode active material has a coat portion on the surface.
2.正極活物質
本発明のナトリウム電池用正極活物質は、下記一般式(1)で表わされることを特徴とするものである。
一般式(1)
NaxMy(AO4)z(P2O7)w
(上記一般式(1)中、Mは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Aは、Al、Si、P、S、Ti、V及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、xは4≧x≧2を満たし、yは4≧y≧1を満たし、zは4≧z≧0を満たし、wは1≧w≧0を満たし、z及びwの少なくとも一方は1以上である。)
2. Positive electrode active material The positive electrode active material for sodium batteries of the present invention is represented by the following general formula (1).
General formula (1)
Na x M y (AO 4) z (P 2 O 7) w
(In the general formula (1), M is at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn, and A is Al, Si, P, At least one selected from the group consisting of S, Ti, V and W, x satisfies 4 ≧ x ≧ 2, y satisfies 4 ≧ y ≧ 1, z satisfies 4 ≧ z ≧ 0, w Satisfies 1 ≧ w ≧ 0, and at least one of z and w is 1 or more.)
特許文献1に示すように、今回の発明に先立って、本発明者は、Na4Ni3(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物が、ナトリウム電池の正極活物質として使用可能であり、さらに、4.6V〜4.9Vのような超高電位域で作動することを見出している。しかも、4.6V〜4.9Vという電位域は、正極活物質と組み合わせて用いる電解液の分解が抑制できる電位域であるため、本発明の正極活物質を用いることで、長期間にわたって安定した電池特性を発現するナトリウム電池を得ることができる。また、本発明者は、Na4Mn3(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物、Na4Co3(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物、Na4Co(3−a)Mna(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物、Na4Co(3−b−c)MncNic(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物も、それぞれ、ナトリウム電池の正極活物質として使用可能であり、4Vを超える高電位域で作動することを見出している。
その上、上記化合物で構成される正極活物質は、25℃という比較的低温域においても、高電位作動性を発現することができる。
As shown in Patent Document 1, prior to the present invention, the present inventor can use a compound represented by Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ) as a positive electrode active material of a sodium battery. Furthermore, it has been found that it operates in an ultrahigh potential region such as 4.6V to 4.9V. In addition, the potential range of 4.6 V to 4.9 V is a potential range in which decomposition of the electrolytic solution used in combination with the positive electrode active material can be suppressed. Therefore, by using the positive electrode active material of the present invention, the potential range is stable over a long period of time. A sodium battery exhibiting battery characteristics can be obtained. In addition, the present inventor has obtained a compound represented by Na 4 Mn 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ), a compound represented by Na 4 Co 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ), Na 4 Co represented by (3-a) Mn a ( PO 4) compounds represented by 2 (P 2 O 7), Na 4 Co (3-b-c) Mn c Ni c (PO 4) 2 (P 2 O 7) Each of these compounds can also be used as a positive electrode active material for sodium batteries and has been found to operate in a high potential region exceeding 4V.
In addition, the positive electrode active material composed of the above compound can exhibit high potential operability even in a relatively low temperature range of 25 ° C.
上記一般式(1)NaxMy(AO4)z(P2O7)wで表わされる化合物は、上記Na4Ni3(PO4)2(P2O7)等と同様、ナトリウム電池の正極活物質として、高電位域で作動することができる。その理由は次のように考えられる。
すなわち、一般式(1)において、Mは、電気化学的に活性な2価以上の遷移金属であり、Ni又はNiに近いイオン半径を有するものである。
また、一般式(1)において、Aは、P、又は、Pと同様、四面体構造をとりやすいものである。ここで四面体構造とは、4つの酸素原子を頂点とする四面体の空隙に、これら4つの酸素原子と共有結合した1つのAが入った構造である。
また、ポリアニオン部である(AO4)及び(P2O7)については、正極活物質における(AO4)の組成比を表わすz及び(P2O7)の組成比を表わすwの少なくとも一方が1以上であれば、(AO4)及び(P2O7)の少なくとも一方による、M−O結合に対するinductive効果により、得られる正極活物質は高電位域で作動すると考えられる。inductive効果とは、(AO4)を構成するA−O結合及び(P2O7)を構成するP−O結合の高い共有結合性により、M−O結合の電子がA−O結合及びP−O結合側に引っ張られ、M−O間の共有結合性が低下し、混性軌道のエネルギーギャップが小さくなる結果、Mの酸化還元準位が下がり、ナトリウムとのエネルギー差が大きくなって対ナトリウムの酸化還元電位が高くなる、というものである。
The general formula (1) Na x M y ( AO 4) z (P 2 O 7) compounds represented by w, said Na 4 Ni 3 (PO 4) similar to 2 (P 2 O 7) or the like, sodium batteries As a positive electrode active material, it can operate in a high potential region. The reason is considered as follows.
That is, in the general formula (1), M is an electrochemically active divalent or higher-valent transition metal and has an ionic radius close to Ni or Ni.
Moreover, in General formula (1), A is easy to take a tetrahedral structure like P or P similarly. Here, the tetrahedral structure is a structure in which one A covalently bonded to these four oxygen atoms is contained in a tetrahedral void having four oxygen atoms as apexes.
For (AO 4 ) and (P 2 O 7 ) that are polyanion parts, at least one of z representing the composition ratio of (AO 4 ) in the positive electrode active material and w representing the composition ratio of (P 2 O 7 ) Is 1 or more, the positive electrode active material obtained is considered to operate in a high potential region due to the inductive effect on the MO bond by at least one of (AO 4 ) and (P 2 O 7 ). The inductive effect means that the A—O bond constituting (AO 4 ) and the P—O bond constituting (P 2 O 7 ) are highly covalent, so that the M—O bond electrons are converted into A—O bonds and P— As a result of being pulled to the -O bond side, the covalent bond between M-O is lowered, and the energy gap of the mixed orbitals is reduced. As a result, the redox level of M is lowered and the energy difference from sodium is increased. That is, the redox potential of sodium increases.
以下、本発明の正極活物質の構成について、詳しく説明する。
本発明の正極活物質において、上記Mは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属種であればよく、中でも、充電前の状態において、2価であることが好ましい。Mが、充電前の状態において2価である金属種の場合、充電時に3価以上の高酸化状態となることで、高電位で作動可能であるからである。
Hereinafter, the configuration of the positive electrode active material of the present invention will be described in detail.
In the positive electrode active material of the present invention, the M may be at least one metal species selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn. In this state, it is preferably divalent. This is because when M is a metal species that is divalent in a state before charging, it can operate at a high potential by being in a highly oxidized state of trivalent or higher during charging.
また、上記Mのうち、特に、Mn、Co、及びNiより成る群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。Mn、Co及びNiは、充電前の状態において2価であり、また、Mn及びCoは、Niと同様の結晶構造を形成しうるからである。尚、特許文献1においては、上記一般式(1)NaxMy(AO4)z(P2O7)wにおいて、上記Mが、Ni、Mn又はCoのいずれかであり、その他の構成(x、y、z、及びwの値、並びにA)が同じである場合、同じ結晶構造を有することが確認された。
尚、これらMn、Co、及びNiは、その一部が、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる、上記M(すなわち、Mn、Co、及びNiから選ばれる少なくとも1種)と異なる少なくとも1種で置換されていてもよい。
Of the M, at least one selected from the group consisting of Mn, Co, and Ni is particularly preferable. This is because Mn, Co, and Ni are divalent in a state before charging, and Mn and Co can form a crystal structure similar to Ni. In the Patent Document 1, in the general formula (1) Na x M y ( AO 4) z (P 2 O 7) w, the M is, is either Ni, Mn or Co, other configurations When the values of (x, y, z, and w, and A) are the same, it was confirmed to have the same crystal structure.
These Mn, Co, and Ni are partially selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn, and the above M (that is, Mn, Co, and Ni). It may be substituted with at least one different from at least one selected from Ni).
上記一般式(1)において上記MがNiである場合、高電子伝導性を有する正極活物質を得ることができる。これは、レドックス元素、すなわち、電子の授受を行う元素がNiである場合、充電時にNaイオンの脱離に伴い、一般的なオリビン型の結晶構造を有するNi複合酸化物では、Niイオンの価数が2価から3価に変化するのに対して、本発明の正極活物質では、Niイオンの価数が2価から3価より大きな価数(例えば、Na4Ni3(PO4)2(P2O7)の場合、約3.3価)に変化し、より多くの電子が移動するためと考えられる。尚、Niは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 In the general formula (1), when M is Ni, a positive electrode active material having high electron conductivity can be obtained. This is because, when the redox element, that is, the element that transmits and receives electrons is Ni, the Ni ion oxide has a general olivine type crystal structure due to the desorption of Na ions during charging. Whereas the number changes from divalent to trivalent, in the positive electrode active material of the present invention, the valence of Ni ions is larger than the valence of 2 to 3 (for example, Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 In the case of (P 2 O 7 ), it is considered that the number of electrons changes to about 3.3 and more electrons move. Ni may be substituted with at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, and Zn.
また、上記一般式(1)において上記MがMnである場合、M=Niの場合と比較して、充放電時における結晶構造の可逆性と安定性が高く、また、作動電位が比較的低い正極活物質を得ることができる。作動電位が比較的低いことによって、電解液の分解劣化をより抑制することができる。このように、上記MがMnである場合、M=Niの場合と比較して、結晶構造の可逆性と安定性の向上及び電解液の劣化抑制により、高いサイクル特性を発現しうる。尚、Mnは、その一部が、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 Further, in the above general formula (1), when M is Mn, the reversibility and stability of the crystal structure at the time of charging / discharging is higher and the operating potential is relatively lower than when M = Ni. A positive electrode active material can be obtained. Since the operating potential is relatively low, decomposition degradation of the electrolytic solution can be further suppressed. As described above, when M is Mn, higher cycle characteristics can be exhibited by improving the reversibility and stability of the crystal structure and suppressing deterioration of the electrolytic solution as compared with the case of M = Ni. A part of Mn may be substituted with at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu and Zn.
また、上記一般式(1)において上記MがCoである場合、M=Niの場合と比較して、充放電時における結晶構造の可逆性と安定性が高く、また、作動電位が比較的低い正極活物質を得ることができる。作動電位が比較的低いことによって、電解液の分解劣化をより抑制することができる。しかも、上記MがCoである場合、結晶構造の可逆性と安定性の向上及び電解液の劣化抑制の効果が加わり、正極活物質は大きな可逆容量を示しうる。このように、上記MがCoである場合、M=Niの場合と比較して、優れたサイクル特性及び容量特性を発現しうる。
尚、Coは、その一部が、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる、少なくとも1種で置換されていてもよい。
Further, in the above general formula (1), when M is Co, the reversibility and stability of the crystal structure at the time of charge / discharge is higher and the operating potential is relatively lower than when M = Ni. A positive electrode active material can be obtained. Since the operating potential is relatively low, decomposition degradation of the electrolytic solution can be further suppressed. In addition, when M is Co, an effect of improving reversibility and stability of the crystal structure and suppressing deterioration of the electrolytic solution is added, and the positive electrode active material can exhibit a large reversible capacity. As described above, when M is Co, excellent cycle characteristics and capacity characteristics can be exhibited as compared with the case of M = Ni.
A part of Co may be substituted with at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu and Zn.
上記一般式(1)において上記MがCoである場合にCoの一部をMnで置換した場合、上記MがCoのみである場合と比較して、さらに優れた容量特性を発現しうる。これは、Co2+のサイトの一部をMn2+で置換することによって、置換されたMn2+がMn2+/3+だけでなく、Mn3+/4+まで電荷補償できるためと考えられる。尚、Co及びMnは、その一部が、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる、少なくとも1種で置換されていてもよい。 When a part of Co is substituted with Mn when M is Co in the general formula (1), more excellent capacity characteristics can be exhibited as compared with the case where M is only Co. This is considered to be because by replacing a part of the Co 2+ site with Mn 2+ , the substituted Mn 2+ can compensate for not only Mn 2 + / 3 + but also Mn 3 + / 4 + . A part of Co and Mn may be substituted with at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn.
また、上記一般式(1)において上記MがCoである場合にCoの一部をMn及びNiで置換した場合、上記Mが、その一部がMnで置換されたCoである場合と比較して、さらに高い作動電位を示しうる。これは、置換されたMn2+がMn2+/3+だけでなく、Mn3+/4+まで電荷補償できると共に、Coと比較して高電位領域で電荷補償(Ni2+→Ni3+)が進行するNiでCoを置換するためと考えられる。尚、Co、Mn及びNiは、その一部が、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる、少なくとも1種で置換されていてもよい。 Further, when a part of Co is substituted with Mn and Ni when M is Co in the general formula (1), the M is compared with a case where Co is partially substituted with Mn. Higher working potential. This is because the substituted Mn 2+ can compensate for not only Mn 2 + / 3 + but also Mn 3 + / 4 + , and Ni in which charge compensation (Ni 2+ → Ni 3+ ) proceeds in a higher potential region compared to Co. This is considered to replace Co. A part of Co, Mn and Ni may be substituted with at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn.
上記発明においては、上述したなかでも、特に、上記一般式(1)中、上記Mは、Niであることが好ましく、この場合、上述したコート部に含まれるMのリン化物がNi3Pであることが好ましい。 In the above invention, among the above-mentioned, in particular, in the above general formula (1), the above M is preferably Ni. In this case, the phosphide of M contained in the above-mentioned coat portion is Ni 3 P. Preferably there is.
本発明の正極活物質において、上記Aは、Al、Si、P、S、Ti、V及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種であればよいが、Si、P及びSより成る群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。Si、P及びSは、特に4面体構造を形成しやすく、Si及びSは、Pと同様の結晶構造を形成しうるからである。中でも、上記AはPであることが好ましい。尚、これらSi、P及びSは、その一部が、Al、Si、P、S、Ti、V及びWより成る群から選ばれる、上記A(すなわち、Si、P及びSから選ばれる少なくとも1種)と異なる少なくとも1種で置換されていてもよい。 In the positive electrode active material of the present invention, A may be at least one selected from the group consisting of Al, Si, P, S, Ti, V and W, but selected from the group consisting of Si, P and S. It is preferable that it is at least one kind. This is because Si, P, and S are particularly easy to form a tetrahedral structure, and Si and S can form a crystal structure similar to P. Among these, A is preferably P. In addition, a part of these Si, P and S is selected from the group consisting of Al, Si, P, S, Ti, V and W. At least one selected from the above A (ie, Si, P and S) It may be substituted with at least one species different from the species.
一般式(1)において、xは4≧x≧2を満たし、yは4≧y≧1を満たし、zは4≧z≧0を満たし、wは1≧w≧0を満たし、z及びwの少なくとも一方は1以上であればよい。
z及びwが共に1以上の場合、ポリアニオン部が、AO4四面体と、AO4四面体と1つの酸素を共有したP2O7と、を含むため、M−O結合に対するinductive効果が高くなり、その結果、より高電位な正極活物質が得られるため好ましい。
In the general formula (1), x satisfies 4 ≧ x ≧ 2, y satisfies 4 ≧ y ≧ 1, z satisfies 4 ≧ z ≧ 0, w satisfies 1 ≧ w ≧ 0, z and w At least one of these may be 1 or more.
If z and w are 1 or more, polyanion portion, and AO 4 tetrahedra, to include a P 2 O 7, which share the AO 4 tetrahedra and one oxygen, a high inductive effect on M-O bond As a result, a positive electrode active material having a higher potential is obtained, which is preferable.
本発明において、特に好ましい正極活物質の具体的なものとしては、Na4Ni3(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物が挙げられる。Na4Ni3(PO4)2(P2O7)は、レドックス元素としてNiを含み、また、ポリアニオン部として、(PO4)及び(P2O7)を有していることから、上記したような高い電子伝導性を有すると共に、高いinductive効果による高電位作動性を有している。
さらに、Na4Ni3(PO4)2(P2O7)は、空間群Pn21aに帰属する結晶構造を有している。図2〜図4に空間群Pn21aに帰属する結晶構造(Na4Ni3(PO4)2(P2O7))を、a軸方向から見た図(図2)、b軸方向から見た図(図3)、及びc軸方向から見た図(図4)を示す。尚、図2〜図4では、Na4Ni3(PO4)2(P2O7)を例に、空間群Pn21aに帰属する結晶構造を示したが、図2〜図4において、Niを上記Mのその他の金属種(例えば、CoやMn)に置き換えることによって、空間群Pn21aに帰属する結晶構造を有するその他の正極活物質の結晶構造が示される。
図2〜図4からわかるように、空間群Pn21aに帰属する結晶構造において、結晶構造中の全てのNaイオンが、a軸、b軸及びc軸のいずれかの方向に配列しており、Naイオンの移動性が非常に高い。すなわち、空間群Pn21aに帰属する結晶構造は、Naイオンの伝導に非常に有利であり、Naイオンの挿入・脱離がスムーズに進行する。
以上のような理由から、本発明の正極活物質は、空間群Pn21aに帰属する結晶構造を有することが好ましい。
また、空間群Pna21に帰属する結晶構造についても、空間群Pn21aに帰属する結晶構造と同様のNaイオンの配列を有することから好ましい。
In the present invention, specific examples of particularly preferable positive electrode active materials include compounds represented by Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ). Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ) contains Ni as a redox element and has (PO 4 ) and (P 2 O 7 ) as a polyanion part. In addition to such high electronic conductivity, it has high potential operability due to a high inductive effect.
Furthermore, Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ) has a crystal structure belonging to the space group Pn2 1 a. FIGS. 2 to 4 show the crystal structure (Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 )) belonging to the space group Pn2 1 a as seen from the a-axis direction (FIG. 2), the b-axis direction. The figure seen from (FIG. 3) and the figure seen from the c-axis direction (FIG. 4) are shown. 2 to 4 show the crystal structure belonging to the space group Pn2 1 a by taking Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ) as an example, By replacing Ni with the other metal species of M (for example, Co or Mn), the crystal structure of another positive electrode active material having a crystal structure belonging to the space group Pn2 1 a is shown.
As can be seen from FIGS. 2 to 4, in the crystal structure belonging to the space group Pn2 1 a, all Na ions in the crystal structure are arranged in any of the a-axis, b-axis, and c-axis directions. Na ion mobility is very high. That is, the crystal structure belonging to the space group Pn2 1 a is very advantageous for the conduction of Na ions, and insertion / extraction of Na ions proceeds smoothly.
For the above reasons, the positive electrode active material of the present invention preferably has a crystal structure belonging to the space group Pn2 1 a.
The crystal structure belonging to the space group Pna2 1 is also preferable because it has the same Na ion arrangement as that of the crystal structure belonging to the space group Pn2 1 a.
正極活物質が上述した空間群Pn21aまたは空間群Pna21に帰属する結晶構造を有する場合、上記結晶構造を有する部分は、正極活物質のコア部に存在することが好ましい。 When the positive electrode active material has a crystal structure belonging to the space group Pn2 1 a or the space group Pna2 1 described above, the portion having the crystal structure is preferably present in the core portion of the positive electrode active material.
本発明において、特に好ましい正極活物質の具体的なものとしては、さらに、一般式Na4Mn3(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物、一般式Na4Co3(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物、一般式Na4Co(3−a)Mna(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物、及び一般式Na4Co(3−b−c)MnbNic(PO4)2(P2O7)で表わされる化合物が挙げられる。これら化合物は、いずれも、図2〜図4に示される空間群Pn21aに帰属する結晶構造を有している。 In the present invention, specific examples of particularly preferable positive electrode active materials include compounds represented by the general formula Na 4 Mn 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ), and a general formula Na 4 Co 3 (PO 4). ) 2 (compound represented by P 2 O 7), compounds represented by the general formula Na 4 Co (3-a) Mn a (PO 4) 2 (P 2 O 7), and the general formula Na 4 Co (3- compounds represented by the b-c) Mn b Ni c (PO 4) 2 (P 2 O 7) and the like. Each of these compounds has a crystal structure belonging to the space group Pn2 1 a shown in FIGS.
レドックス元素(上記M)としてMnを含むNa4Mn3(PO4)2(P2O7)は、既述したように、結晶構造の可逆性と安定性の向上及び電解液の劣化抑制により、高いサイクル特性を発現しうる。 As described above, Na 4 Mn 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ) containing Mn as a redox element (M mentioned above) has improved reversibility and stability of the crystal structure and suppressed deterioration of the electrolyte solution. High cycle characteristics can be expressed.
また、レドックス元素(上記M)としてCoを含む一般式Na4Co3(PO4)2(P2O7)は、既述したように、結晶構造の可逆性と安定性の向上、電解液の劣化抑制、及び可逆容量増大により、優れたサイクル特性及び容量特性を発現しうる。 Further, as described above, the general formula Na 4 Co 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ) containing Co as a redox element (M mentioned above) is improved in reversibility and stability of the crystal structure, electrolyte solution By suppressing deterioration of the resin and increasing the reversible capacity, excellent cycle characteristics and capacity characteristics can be exhibited.
また、レドックス元素(上記M)としてCoを含み、上記Coの一部がMnで置換されている、Na4Co(3−a)Mna(PO4)2(P2O7)は、既述したように、Mnによる電荷補償によって、Na4Co3(PO4)2(P2O7)と比較して、さらに優れた容量特性を発現しうる。
一般式Na4Co(3−a)Mna(PO4)2(P2O7)において、Mnの置換量を表わすaは、3未満の数であればよいが、0.01≦a≦0.8の範囲内であることが好ましく、特に0.3≦a≦0.8の範囲であることが好ましく、中でもa=0.6であることが好ましい。
Also includes Co as a redox element (the M), a part of the Co is replaced by Mn, Na 4 Co (3- a) Mn a (PO 4) 2 (P 2 O 7) is already As described above, by charge compensation with Mn, more excellent capacity characteristics can be exhibited as compared with Na 4 Co 3 (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ).
In the general formula Na 4 Co (3-a) Mn a (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ), a representing the substitution amount of Mn may be a number less than 3, but 0.01 ≦ a ≦ It is preferably within the range of 0.8, particularly preferably within the range of 0.3 ≦ a ≦ 0.8, and more preferably a = 0.6.
また、レドックス元素(上記M)としてCoを含み、上記Coの一部がMn及びNiで置換されている、Na4Co(3−b−c)MnbNic(PO4)2(P2O7)は、既述したように、Mnによる電荷補償効果に加えて、Niによる高い電位領域での電荷補償効果によって、Na4Co(3−a)Mna(PO4)2(P2O7)と比較して、高い作動電位を発現しうる。
一般式Na4Co(3−b−c)MnbNic(PO4)2(P2O7)において、Mnの置換量を表わすb及びNiの置換量を表わすcは、その和(b+c)が3未満の数であればよいが、0.01≦b≦1.0且つ0.01≦c≦1.0の範囲内であることが好ましく、特に0.3≦b≦1.0且つ0.3≦c≦1.0の範囲であることが好ましい。
Also, Na 4 Co (3-bc) Mn b Ni c (PO 4 ) 2 (P 2 ), which contains Co as a redox element (M above), and a part of the Co is substituted with Mn and Ni. As described above, O 7 ) is Na 4 Co (3-a) Mn a (PO 4 ) 2 (P 2 ) by the charge compensation effect in the high potential region by Ni in addition to the charge compensation effect by Mn. Compared to O 7 ), a higher working potential can be developed.
In the general formula Na 4 Co (3-bc) Mn b Ni c (PO 4 ) 2 (P 2 O 7 ), b representing the amount of Mn substitution and c representing the amount of Ni substitution are the sum (b + c) ) May be a number less than 3, but preferably within the range of 0.01 ≦ b ≦ 1.0 and 0.01 ≦ c ≦ 1.0, particularly 0.3 ≦ b ≦ 1.0. And it is preferable that it is the range of 0.3 <= c <= 1.0.
本発明の正極活物質の形状としては、例えば粒子状であってもよく、層状であってもよい。正極活物質が粒子状である場合は、本発明の正極活物質の平均粒径としては、例えば、10nm〜5μmの範囲内、なかでも50nm〜3μmの範囲内、特に100nm〜2μmの範囲内であることが好ましい。
平均粒子径が大きすぎるとイオン伝導性が低下する可能性があり、平均粒子径が小さすぎると、比表面積が大きくなる電解液との反応性が向上するため、放電容量維持率が低下する可能性があるためである。
なお、上記平均粒径の測定方法としては、例えば、SEM(走査型電子顕微鏡)観察により、正極活物質(n≧100)の粒径を測定し、その平均を求めることで算出する方法や、粒度分布測定により、正極活物質の平均粒径(d50)を測定する方法を挙げることができる。
The shape of the positive electrode active material of the present invention may be, for example, particulate or layered. When the positive electrode active material is in the form of particles, the average particle diameter of the positive electrode active material of the present invention is, for example, in the range of 10 nm to 5 μm, in particular in the range of 50 nm to 3 μm, particularly in the range of 100 nm to 2 μm. Preferably there is.
If the average particle size is too large, the ionic conductivity may decrease, and if the average particle size is too small, the reactivity with the electrolyte that increases the specific surface area is improved, so the discharge capacity maintenance rate may decrease. It is because there is sex.
In addition, as a measuring method of the average particle size, for example, by measuring the particle size of the positive electrode active material (n ≧ 100) by SEM (scanning electron microscope) observation, and calculating the average, A method of measuring the average particle diameter (d 50 ) of the positive electrode active material by particle size distribution measurement can be mentioned.
3.正極活物質の製造方法
本発明の正極活物質の製造方法としては、上述した正極活物質を製造することができれば特に限定されず、例えば、後述する「B.ナトリウム電池用正極活物質の製造方法」の項で説明する製造方法を好適に用いることができる。
また、他の製造方法としては、上記一般式(1)で表わされる正極活物質の前駆体物質を準備し、上記前駆体物質の表面上にスパッタ法等の蒸着法を用いてMのリン化物を含むコート部を形成する方法を挙げることができる。この方法により、図1(b)に示すような正極活物質10を製造することができる。正極活物質の前駆体物質については、後述する「B.ナトリウム電池用正極活物質の製造方法」の項で説明する。
3. Method for Producing Positive Electrode Active Material The method for producing the positive electrode active material of the present invention is not particularly limited as long as the above-described positive electrode active material can be produced. For example, “B. The manufacturing method described in the section can be suitably used.
Further, as another manufacturing method, a precursor material of the positive electrode active material represented by the general formula (1) is prepared, and a phosphide of M is formed on the surface of the precursor material by using a vapor deposition method such as a sputtering method. The method of forming the coat part containing can be mentioned. By this method, the positive electrode active material 10 as shown in FIG. 1B can be manufactured. The precursor material of the positive electrode active material will be described in the section “B. Method for producing positive electrode active material for sodium battery” described later.
4.ナトリウム電池
本発明の正極活物質は、通常、ナトリウム電池の正極活物質に用いられる。
以下、本発明の正極活物質が用いられるナトリウム電池について図を用いて説明する。
図5はナトリウム電池の一例を示す概略断面図である。図5に示すように、ナトリウム電池20は、通常、負極21と正極22との間に電解質層23が介在するように配置された構造を有している。負極21は、負極活物質を含有する負極活物質層24と、負極活物質層24の集電を行う負極集電体25を有している。正極22は、正極活物質を含有する正極活物質層26と、正極活物質層26の集電を行う正極集電体27を有している。また、ナトリウム電池20は、通常、負極21、正極活物質層22、および電解質層23を収容する電池ケース28を有する。
以下、各構成について説明する。
4). Sodium battery The positive electrode active material of this invention is normally used for the positive electrode active material of a sodium battery.
Hereinafter, a sodium battery in which the positive electrode active material of the present invention is used will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a sodium battery. As shown in FIG. 5, the sodium battery 20 usually has a structure in which the electrolyte layer 23 is interposed between the negative electrode 21 and the positive electrode 22. The negative electrode 21 includes a negative electrode active material layer 24 containing a negative electrode active material, and a negative electrode current collector 25 that collects current from the negative electrode active material layer 24. The positive electrode 22 includes a positive electrode active material layer 26 containing a positive electrode active material and a positive electrode current collector 27 that collects current from the positive electrode active material layer 26. The sodium battery 20 usually has a battery case 28 that houses the negative electrode 21, the positive electrode active material layer 22, and the electrolyte layer 23.
Each configuration will be described below.
負極は、ナトリウムイオンを放出および取り込み可能な負極活物質を含有する。負極は、通常、負極活物質を少なくとも含む負極活物質層を有し、必要に応じて、負極活物質層の集電を行う負極集電体をさらに備える。 The negative electrode contains a negative electrode active material capable of releasing and capturing sodium ions. The negative electrode usually has a negative electrode active material layer containing at least a negative electrode active material, and further includes a negative electrode current collector that collects current from the negative electrode active material layer as necessary.
負極活物質としては、例えば、ハードカーボン、ナトリウム金属、スズ等が挙げられる。
負極活物質層は、負極活物質のみを含有するものであってもよいが、負極活物質の他に結着剤、導電性材料、電解質等を含有するものであってもよい。例えば、負極活物質が板状、箔状等である場合は、負極活物質のみを含有する負極層とすることができる。一方、負極活物質が粉末状である場合は、負極活物質に加えて結着剤を含有する負極層とすることができる。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等が挙げられる。導電性材料としては、例えば、カーボンブラック、活性炭、カーボン炭素繊維(例えばカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等)、グラファイト等の炭素材料等を挙げることができる。
Examples of the negative electrode active material include hard carbon, sodium metal, tin, and the like.
The negative electrode active material layer may contain only the negative electrode active material, but may contain a binder, a conductive material, an electrolyte and the like in addition to the negative electrode active material. For example, when the negative electrode active material has a plate shape, a foil shape, or the like, a negative electrode layer containing only the negative electrode active material can be obtained. On the other hand, when the negative electrode active material is in a powder form, a negative electrode layer containing a binder in addition to the negative electrode active material can be obtained.
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), and the like. Examples of the conductive material include carbon materials such as carbon black, activated carbon, carbon carbon fiber (eg, carbon nanotube, carbon nanofiber, etc.), graphite, and the like.
正極は、ナトリウムイオンを放出および取り込み可能な正極活物質として本発明の正極活物質を含有する。正極は、通常、正極活物質を少なくとも含む正極活物質層を有し、必要に応じて、正極活物質層の集電を行う正極集電体をさらに備える。 The positive electrode contains the positive electrode active material of the present invention as a positive electrode active material capable of releasing and incorporating sodium ions. The positive electrode usually has a positive electrode active material layer containing at least a positive electrode active material, and further includes a positive electrode current collector that collects the positive electrode active material layer as necessary.
負極活物質層と同様、正極活物質層は、正極活物質のみを含有するものであってもよいが、正極活物質の他に導電性材料や、結着剤、電解質、電極触媒等を含有するものであってもよい。正極活物質における導電性材料、結着剤については、負極活物質層と同様の材料を用いることができるため、ここでの説明は省略する。 Similar to the negative electrode active material layer, the positive electrode active material layer may contain only the positive electrode active material, but contains a conductive material, a binder, an electrolyte, an electrode catalyst, etc. in addition to the positive electrode active material. You may do. About the electroconductive material and binder in a positive electrode active material, since the material similar to a negative electrode active material layer can be used, description here is abbreviate | omitted.
負極活物質層及び正極活物質層は、例えば、各材料を含むスラリーを、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等の任意の塗布方法により塗布、乾燥し、必要に応じて、圧延することで電極活物質層を形成することができる。 The negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer can be prepared by, for example, slurry containing each material by any coating method such as a dip coating method, a spray coating method, a roll coating method, a doctor blade method, a gravure coating method, and a screen printing method. The electrode active material layer can be formed by coating, drying, and rolling as necessary.
正極集電体及び負極集電体としては、所望の電子伝導性を有し、且つ、電池内環境下においてナトリウムイオンと合金化反応を起こさない材料であれば、その材料、構造や形状に特に限定はない。
正極集電体の材料としては、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、鉄、チタン、銅等の金属材料、カーボンファイバー、カーボンペーパー等のカーボン材料、窒化チタン等の高電子伝導性セラミックス材料等が挙げられる。電池ケースが正極集電体としての機能を兼ね備えていてもよい。
負極集電体の材料としては、銅、ステンレス、ニッケル、アルミニウム等が挙げられる。電池ケースが負極集電体としての機能を有していてもよい。
正極集電体及び負極集電体の形状としては、例えば、板状、箔状、メッシュ状等が挙げられ、中でもメッシュ状が好ましい。
The positive electrode current collector and the negative electrode current collector are not particularly limited in material, structure, and shape as long as the materials have desired electronic conductivity and do not cause an alloying reaction with sodium ions in the battery environment. There is no limitation.
Examples of the material for the positive electrode current collector include metal materials such as stainless steel, nickel, aluminum, iron, titanium, and copper, carbon materials such as carbon fiber and carbon paper, and high electron conductive ceramic materials such as titanium nitride. It is done. The battery case may have a function as a positive electrode current collector.
Examples of the material for the negative electrode current collector include copper, stainless steel, nickel, and aluminum. The battery case may have a function as a negative electrode current collector.
Examples of the shape of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector include a plate shape, a foil shape, and a mesh shape, and a mesh shape is preferable.
電解質層は、正極と負極との間のナトリウムイオンの伝導を可能とする電解質を少なくとも含有する。
電解質としては、ナトリウムイオン伝導性を有していればよく、例えば、電解液、電解液をポリマー等を用いてゲル化したゲル状電解質、固体電解質等が挙げられる。
ナトリウムイオン伝導性を有する電解液としては、例えば、ナトリウム塩を、水系溶媒又は非水溶媒に溶解した電解液が挙げられる。
The electrolyte layer contains at least an electrolyte that enables conduction of sodium ions between the positive electrode and the negative electrode.
The electrolyte only needs to have sodium ion conductivity, and examples thereof include an electrolyte, a gel electrolyte obtained by gelling the electrolyte using a polymer, a solid electrolyte, and the like.
Examples of the electrolytic solution having sodium ion conductivity include an electrolytic solution in which a sodium salt is dissolved in an aqueous solvent or a non-aqueous solvent.
非水溶媒としては、特に限定されず、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、及びフルオロエチレンカーボネート(FEC)等の環状カーボネート、γ−ブチロラクトン(GBL)等の環状エステル、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、及びエチルメチルカーボネート(EMC)等の鎖状カーボネート等が挙げられる。これら非水溶媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、鎖状飽和炭化水素化合物の末端にCN基が結合したニトリル系化合物を、非水溶媒に混合して用いてもよい。ニトリル系化合物を非水溶媒系電解液に添加することで、本発明のナトリウム電池用正極活物質が作動するような高電位領域においても、分解しない安定な非水溶媒系電解液を得ることができる。 The non-aqueous solvent is not particularly limited, and examples thereof include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and fluoroethylene carbonate (FEC), cyclic esters such as γ-butyrolactone (GBL), and dimethyl carbonate. Examples thereof include chain carbonates such as (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate (EMC). These nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Further, a nitrile compound in which a CN group is bonded to the end of the chain saturated hydrocarbon compound may be used by mixing with a non-aqueous solvent. By adding a nitrile compound to a non-aqueous solvent electrolyte, a stable non-aqueous solvent electrolyte that does not decompose can be obtained even in a high potential region where the positive electrode active material for a sodium battery of the present invention operates. it can.
ナトリウム塩としては、特に限定されず、例えば、NaPF6、NaBF4、NaClO4、NaCF3SO3、(CF3SO2)2NNa、NaN(FSO2)、NaC(CF3SO2)3等が挙げられる。これらナトリウム塩は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。高電位領域においても安定なNaPF6が特に好ましい。
非水電解液において、ナトリウム塩の濃度は特に限定されない。
The sodium salt is not particularly limited, for example, NaPF 6, NaBF 4, NaClO 4, NaCF 3 SO 3, (CF 3 SO 2) 2 NNa, NaN (FSO 2), NaC (CF 3 SO 2) 3 , etc. Is mentioned. These sodium salts may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. NaPF 6 which is stable even in a high potential region is particularly preferable.
In the non-aqueous electrolyte, the concentration of sodium salt is not particularly limited.
非水系電解液は、ポリマーを添加してゲル化して用いることもできる。非水電解液のゲル化の方法としては、例えば、非水系電解液に、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリアクリルニトリル(PAN)、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)またはポリメチルメタクリレート(PMMA)等のポリマーを添加する方法が挙げられる。 The non-aqueous electrolyte can be used after adding a polymer to gel. Examples of the gelation method of the nonaqueous electrolyte include, for example, a polymer such as polyethylene oxide (PEO), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVdF), or polymethyl methacrylate (PMMA). The method of adding is mentioned.
電解質として電解液を用いる場合、正極と負極との間に、絶縁性多孔質体であるセパレータを配置し、上記セパレータに電解液を含浸させることで、正極と負極との絶縁を確保することができる。セパレータとしては、例えばポリエチレン多孔膜、ポリプロピレン多孔膜等の多孔膜;および樹脂不織布、ガラス繊維不織布等の不織布等を挙げることができる。 When using an electrolytic solution as the electrolyte, it is possible to ensure insulation between the positive electrode and the negative electrode by disposing a separator that is an insulating porous body between the positive electrode and the negative electrode and impregnating the separator with the electrolytic solution. it can. Examples of the separator include porous membranes such as polyethylene porous membrane and polypropylene porous membrane; and nonwoven fabrics such as resin nonwoven fabric and glass fiber nonwoven fabric.
負極、電解質層及び正極を収容する電池ケースとしては、例えば、コイン型、平板型、円筒型、ラミネート型等の一般的な形状を有するものを用いることができる。
正極、電解質層、負極の順番で配置されている積層体を、繰り返し何層も重ねる構造を取る電池の場合には、安全性の観点から、正極および負極の間に、絶縁性材料からなるセパレータを備えることができる。このようなセパレータとしては、例えばポリエチレン多孔膜、ポリプロピレン多孔膜等の多孔膜;および樹脂不織布、ガラス繊維不織布等の不織布等を挙げることができる。
また、各電極の集電体には、それぞれ、外部との接続部となる端子を設けることができる。
As a battery case that accommodates the negative electrode, the electrolyte layer, and the positive electrode, for example, a battery case having a general shape such as a coin shape, a flat plate shape, a cylindrical shape, or a laminate shape can be used.
In the case of a battery having a structure in which a laminated body arranged in the order of a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode is repeatedly stacked, from the viewpoint of safety, a separator made of an insulating material between the positive electrode and the negative electrode Can be provided. Examples of such a separator include porous membranes such as polyethylene porous membrane and polypropylene porous membrane; and nonwoven fabrics such as resin nonwoven fabric and glass fiber nonwoven fabric.
In addition, the current collector of each electrode can be provided with a terminal serving as a connection portion with the outside.
ナトリウム電池は、一次電池であってもよく、二次電池であってもよいが、二次電池であることが好ましい。 The sodium battery may be a primary battery or a secondary battery, but is preferably a secondary battery.
B.ナトリウム電池用正極活物質の製造方法
本発明のナトリウム電池用正極活物質の製造方法について図を用いて説明する。
図6は、本発明のナトリウム電池用正極活物質の製造方法の一例を示す工程図である。本発明のナトリウム電池用正極活物質の製造方法は、図6に示すように、上述の正極活物質10を製造する方法であって、上記一般式(1)で表わされる前駆体物質を還元剤とともに焼成することにより、Mのリン化物を含むコート部1を形成する還元工程を有することを特徴とする。
B. Manufacturing method of positive electrode active material for sodium battery The manufacturing method of the positive electrode active material for sodium batteries of this invention is demonstrated using figures.
FIG. 6 is a process diagram showing an example of a method for producing a positive electrode active material for a sodium battery according to the present invention. The method for producing a positive electrode active material for a sodium battery according to the present invention is a method for producing the above-described positive electrode active material 10 as shown in FIG. 6, wherein the precursor material represented by the general formula (1) is used as a reducing agent. It is characterized by having a reduction process which forms coat part 1 containing M phosphide by baking together.
本発明によれば、上記還元工程を有することにより、上述のナトリウム電池用正極活物質を製造することができる。 According to this invention, by having the said reduction | restoration process, the above-mentioned positive electrode active material for sodium batteries can be manufactured.
以下、本発明の正極活物質の製造方法について説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the positive electrode active material of this invention is demonstrated.
1.還元工程
本発明における還元工程は、上記一般式(1)で表わされる前駆体物質を還元剤とともに焼成することによりコート部を形成する工程である。
本工程においては、前駆体物質を還元剤とともに焼成することにより、前駆体物質の表面に存在するMを還元してMのリン化物とすることができ、コート部を形成することができる。
1. Reduction step The reduction step in the present invention is a step of forming a coat portion by baking the precursor substance represented by the general formula (1) together with a reducing agent.
In this step, by firing the precursor material together with a reducing agent, M present on the surface of the precursor material can be reduced to a phosphide of M, and a coat portion can be formed.
(1)前駆体物質
本発明に用いられる前駆体物質は、上述した一般式(1)で表わされるものである。前駆体物質は、コート部を有さないこと以外は、上述した「A.ナトリウム電池用正極活物質」の項で説明した正極活物質と同様の構成を有するものである。また、このような前駆体物質は、特許文献1におけるナトリウム電池用正極活物質と同様である。
(1) Precursor substance The precursor substance used for this invention is represented by General formula (1) mentioned above. The precursor material has the same configuration as the positive electrode active material described in the above-mentioned section “A. Positive electrode active material for sodium battery” except that it does not have a coating portion. Moreover, such a precursor substance is the same as the positive electrode active material for sodium batteries in Patent Document 1.
上記前駆体物質の形成方法としては、特に限定されず、例えば、少なくとも、Na含有化合物、上記Mを含むM含有化合物、上記Aを含むA含有化合物、及び、P含有化合物を含む原料混合物を、大気雰囲気下、150℃〜500℃の範囲内で焼成する仮焼成工程と、上記仮焼成後、得られた仮焼成物を、大気雰囲気下、500℃〜800℃の範囲内で焼成する本焼成工程と、を含む形成方法を好適に用いることができる。
上述した前駆体物質の形成方法の詳細については、特許文献1に記載されたナトリウム電池用正極活物質の製造方法の項目に記載された内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
The method for forming the precursor material is not particularly limited. For example, at least a Na-containing compound, an M-containing compound containing M, an A-containing compound containing A, and a raw material mixture containing a P-containing compound, Temporary firing step for firing within the range of 150 ° C. to 500 ° C. in the air atmosphere, and main firing for firing the temporary fired product obtained within the range of 500 ° C. to 800 ° C. under the air atmosphere after the temporary firing. And a forming method including a process can be suitably used.
The details of the method for forming the precursor material described above can be the same as the contents described in the item of the method for producing the positive electrode active material for sodium batteries described in Patent Document 1, and therefore the description here is as follows. Omitted.
(2)還元剤
本発明に用いられる還元剤としては、上記前駆体物質の表面に存在するMを還元することができれば特に限定されず、有機物の還元剤であってもよく、無機物の還元剤であってもよいが、有機物の還元剤であることがより好ましい。前駆体物質とともに有機物の還元剤を焼成し、有機物を炭化させることにより炭素成分を含むコート部を形成することができるからである。
(2) Reducing agent The reducing agent used in the present invention is not particularly limited as long as M present on the surface of the precursor material can be reduced, and may be an organic reducing agent or an inorganic reducing agent. However, an organic reducing agent is more preferable. This is because a coating part containing a carbon component can be formed by firing an organic reducing agent together with the precursor substance and carbonizing the organic substance.
有機物の還元剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコールや、あるいはアスコルビン酸、エチレングリコール、グルタチオン、有機酸類(クエン酸、リンゴ酸、酒石酸等)、還元性糖類(グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、スクロース、マルトース、ラフィノース、スタキオース等)、および糖アルコール類(ソルビトール等)等を挙げることができる。
一方、無機物の還元剤としては、例えば、一酸化炭素、カーボン材料等を挙げることができる。
Examples of organic reducing agents include alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol, or ascorbic acid, ethylene glycol, glutathione, organic acids (citric acid, malic acid, tartaric acid, etc.), reducing sugars (glucose, galactose, Mannose, fructose, sucrose, maltose, raffinose, stachyose, etc.) and sugar alcohols (sorbitol, etc.).
On the other hand, examples of the inorganic reducing agent include carbon monoxide and carbon materials.
前駆体物質と還元剤との比率(mol比)としては、前駆体物質の表面に存在するMを還元してMのリン化物を生成させることができる程度であれば特に限定されない。
例えば、還元剤が有機物の還元剤である場合、前駆体物質と還元剤との比率(mol比)としては、Mが1molに対して、有機物の還元剤に含まれる炭素が10mmol〜50molの範囲内、なかでも100mmol〜50molの範囲内、特に300mmol〜20molの範囲内であることが好ましい。
また、例えば、有機物の還元剤がスクロース等の二糖類である場合、前駆体物質と還元剤との比率(重量比)としては、前駆体物質の重量1gに対して、還元剤が1mg〜1gの範囲内、なかでも10mg〜1gの範囲内、特に10mg〜0.5gの範囲内であることが好ましい。
前駆体物質に対する還元剤の比率が少ないと、コート部を形成することが困難となる可能性があるからであり、上記還元剤の比率が多いと、本発明の正極活物質の組成を制御することが困難となる可能性があるからである。
The ratio (mol ratio) between the precursor substance and the reducing agent is not particularly limited as long as M present on the surface of the precursor substance can be reduced to generate a phosphide of M.
For example, when the reducing agent is an organic reducing agent, the ratio (mol ratio) between the precursor substance and the reducing agent ranges from 10 mmol to 50 mol of carbon contained in the organic reducing agent with respect to 1 mol of M. Among them, it is particularly preferable that it is in the range of 100 mmol to 50 mol, particularly in the range of 300 mmol to 20 mol.
For example, when the organic reducing agent is a disaccharide such as sucrose, the ratio (weight ratio) between the precursor substance and the reducing agent is 1 mg to 1 g with respect to 1 g of the weight of the precursor substance. In particular, it is preferable to be within the range of 10 mg to 1 g, particularly within the range of 10 mg to 0.5 g.
This is because if the ratio of the reducing agent to the precursor material is small, it may be difficult to form a coat portion. If the ratio of the reducing agent is large, the composition of the positive electrode active material of the present invention is controlled. This may be difficult.
(3)還元工程
本工程において、上述した前駆体物質および還元剤を焼成する雰囲気としては、通常、不活性ガス雰囲気で行なわれる。
(3) Reduction step In this step, the atmosphere for firing the precursor material and the reducing agent described above is usually performed in an inert gas atmosphere.
本工程における前駆体物質および還元剤の焼成温度としては、特に限定されないが、例えば、450℃〜800℃の範囲内、なかでも500℃〜750℃の範囲内、特に550℃〜700℃の範囲内であることが好ましい。上記焼成温度が低いと、還元反応が十分に進行しない可能性があるからである。また、上記焼成温度が高いと、得られる正極活物質が変質する可能性があるからである。 The firing temperature of the precursor material and the reducing agent in this step is not particularly limited, but is, for example, in the range of 450 ° C. to 800 ° C., particularly in the range of 500 ° C. to 750 ° C., particularly in the range of 550 ° C. to 700 ° C. It is preferable to be within. This is because if the firing temperature is low, the reduction reaction may not proceed sufficiently. Moreover, it is because the positive electrode active material obtained may change in quality when the said baking temperature is high.
2.その他の工程
本発明の正極活物質の製造方法は、上述した還元工程以外にも必要な工程を適宜選択して追加することができる。例えば、上述した前駆体物質を形成する工程等を有することができる。
2. Other Steps The method for producing a positive electrode active material of the present invention can be added by appropriately selecting necessary steps other than the above-described reduction step. For example, it may include a step of forming the precursor material described above.
3.正極活物質
本発明の正極活物質の製造方法により製造される正極活物質については、上述した「A.ナトリウム電池用正極活物質」の項で説明したため、ここでの説明は省略する。
3. Positive electrode active material The positive electrode active material produced by the method for producing a positive electrode active material of the present invention has been described in the above-mentioned section “A. Positive electrode active material for sodium battery”, and thus description thereof is omitted here.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下に実施例および比較例を示して本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
[実施例]
(前駆体物質の合成)
出発原料として、Na4P2O7(Na含有化合物かつP含有化合物)、(CH3COO)2Ni(Ni含有化合物)、およびNH4H2PO4(P含有化合物)を用いた。これらの出発原料をNa:Ni:P=4:3:4(mol比)となるように秤量し、グリコール酸(ゲル化剤)とともに、硝酸水溶液(酸性溶液)中に溶解し、80℃で攪拌した。
得られたゲルを回収し、大気雰囲気下700℃で50時間焼成することにより、前駆体物質の粉末を得た。
[Example]
(Synthesis of precursor materials)
Na 4 P 2 O 7 (Na-containing compound and P-containing compound), (CH 3 COO) 2 Ni (Ni-containing compound), and NH 4 H 2 PO 4 (P-containing compound) were used as starting materials. These starting materials were weighed so as to be Na: Ni: P = 4: 3: 4 (mol ratio) and dissolved in an aqueous nitric acid solution (acidic solution) together with glycolic acid (gelling agent) at 80 ° C. Stir.
The obtained gel was collected and baked at 700 ° C. for 50 hours in an air atmosphere to obtain a precursor material powder.
(正極活物質の合成)
得られた粉末1.19gとスクロース0.166gとを秤量して混合した。得られた混合物を、Ar雰囲気下で700℃で5時間焼成することにより、正極活物質を得た。
(Synthesis of positive electrode active material)
1.19 g of the obtained powder and 0.166 g of sucrose were weighed and mixed. The obtained mixture was baked at 700 ° C. for 5 hours under an Ar atmosphere to obtain a positive electrode active material.
(正極の作製)
正極材料として、上述の正極活物質、炭素(導電助剤)、およびPVdF(結着材)を用いた。これらの正極材料を、上記正極活物質:炭素(導電助剤):PVdF(結着材)=87:8:5(重量比)となるように秤量し、N−メチル−2−ピロドリン(NMP)(分散剤)と混合してスラリーを形成した。上記スラリーをアルミニウム箔(集電体)上に塗布して乾燥、圧延することにより正極を得た。
(Preparation of positive electrode)
As the positive electrode material, the above-described positive electrode active material, carbon (conductive aid), and PVdF (binder) were used. These positive electrode materials were weighed so that the positive electrode active material: carbon (conducting aid): PVdF (binder) = 87: 8: 5 (weight ratio), and N-methyl-2-pyrodoline (NMP) ) (Dispersant) to form a slurry. The slurry was applied on an aluminum foil (current collector), dried and rolled to obtain a positive electrode.
[比較例]
(正極活物質Na4Ni3(PO4)2P2O7の合成)
出発原料として、Na4P2O7(Na含有化合物かつP含有化合物)、(CH3COO)2Ni(Ni含有化合物)、およびNH4H2PO4(P含有化合物)を用いた。これらの出発原料をNa:Ni:P=4:3:4(mol比)となるように秤量し、グリコール酸(ゲル化剤)とともに、硝酸水溶液(酸性溶液)中に溶解し、80℃で攪拌した。
得られたゲルを回収し、大気雰囲気下700℃で50時間焼成することにより、正極活物質を得た。
[Comparative example]
(Synthesis of positive electrode active material Na 4 Ni 3 (PO 4 ) 2 P 2 O 7 )
Na 4 P 2 O 7 (Na-containing compound and P-containing compound), (CH 3 COO) 2 Ni (Ni-containing compound), and NH 4 H 2 PO 4 (P-containing compound) were used as starting materials. These starting materials were weighed so as to be Na: Ni: P = 4: 3: 4 (mol ratio) and dissolved in an aqueous nitric acid solution (acidic solution) together with glycolic acid (gelling agent) at 80 ° C. Stir.
The obtained gel was collected and fired at 700 ° C. for 50 hours in an air atmosphere to obtain a positive electrode active material.
(正極の作製)
正極材料として、上述の正極活物質、炭素(導電助剤)、およびPVdF(結着材)を用いた。上記正極材料を、上記正極活物質:炭素(導電助剤):PVdF(結着材)=75:20:5(重量比)となるように秤量し、N−メチル−2−ピロドリン(NMP)(分散剤)と混合してスラリーを形成した。得られたスラリーをアルミニウム箔(集電体)上に塗布して乾燥、圧延することにより正極を得た。
(Preparation of positive electrode)
As the positive electrode material, the above-described positive electrode active material, carbon (conductive aid), and PVdF (binder) were used. The positive electrode material was weighed so that the positive electrode active material: carbon (conducting aid): PVdF (binder) = 75: 20: 5 (weight ratio), and N-methyl-2-pyrodoline (NMP) A slurry was formed by mixing with (dispersant). The obtained slurry was applied on an aluminum foil (current collector), dried and rolled to obtain a positive electrode.
[評価]
(結晶構造解析)
実施例および比較例の正極をX線解析装置(XRD)で分析した。結果を図7に示す。図7(a)は正極(電極)における5°〜95°の範囲内のXRDパターンであり、図7(b)は図7(a)における41.6°〜41.9°の範囲内の拡大図である。
Al箔に帰属されるピークが65.1°および78.3°付近に認められる。測定上ピーク位置がずれる場合は、比較例を実施例におけるそれらのピーク位置に合うように補正した上で実施例と比較した。
図7(b)に示すように、実施例ではスクロースとの反応生成物Ni3Pの(231)面に帰属されるピークが認められた。
[Evaluation]
(Crystal structure analysis)
The positive electrodes of Examples and Comparative Examples were analyzed with an X-ray analyzer (XRD). The results are shown in FIG. FIG. 7A is an XRD pattern in the range of 5 ° to 95 ° in the positive electrode (electrode), and FIG. 7B is in the range of 41.6 ° to 41.9 ° in FIG. It is an enlarged view.
Peaks attributed to the Al foil are observed around 65.1 ° and 78.3 °. When the peak positions were shifted in the measurement, the comparative examples were corrected to match those peak positions in the examples and then compared with the examples.
As shown in FIG. 7B, in the example, a peak attributed to the (231) plane of the reaction product Ni 3 P with sucrose was observed.
(充放電特性の測定)
<測定セルの作製>
上述した正極と、Na金属(負極)と、非水溶媒系電解液と、セパレータを用いてコイン型の測定セルを作製した。
非水溶媒系電解液には、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とを1:1(体積比)で混合した混合溶媒に、ナトリウム塩(NaPF6)を添加して、ナトリウム塩濃度が1.0重量部dm−3となるように調製したものを用いた。
セパレータには、ポリプロピレン(PP)製多孔質膜、ポリエチレン(PE)製多孔質膜、およびポリプロピレン(PP)製多孔質膜がこの順で積層した微多孔質膜を用いた。
(Measurement of charge / discharge characteristics)
<Production of measurement cell>
A coin-type measurement cell was produced using the positive electrode, Na metal (negative electrode), non-aqueous solvent electrolyte, and separator.
To the non-aqueous solvent electrolyte, sodium salt (NaPF 6 ) is added to a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) are mixed at 1: 1 (volume ratio), and the sodium salt concentration Was prepared so as to be 1.0 part by weight dm −3 .
The separator used was a microporous membrane in which a polypropylene (PP) porous membrane, a polyethylene (PE) porous membrane, and a polypropylene (PP) porous membrane were laminated in this order.
<充放電特性の測定>
充放電試験は、上限5.1V、下限3.0Vとし電流密度34mAg−1(0.2C)、25℃で50サイクルとした。
また、1Cを理論容量170mAhg−1を1時間で充放電できる電流密度と定義した。
また、実施例の測定セルに高電流密度(170mAhg−1、1Cレート)印加時の高率放電特性を測定した。
<Measurement of charge / discharge characteristics>
In the charge / discharge test, the upper limit was 5.1 V, the lower limit was 3.0 V, and the current density was 34 mAg −1 (0.2 C) at 50 ° C. for 50 cycles.
Moreover, 1 C was defined as the current density which can charge / discharge a theoretical capacity of 170 mAhg −1 in 1 hour.
Moreover, the high rate discharge characteristic at the time of a high current density (170 mAhg < -1 >, 1C rate) application to the measurement cell of an Example was measured.
図8は、実施例および比較例の測定セルの1サイクル目の充放電曲線を示すグラフである。図8に示すように、スクロースによる還元作用で生成したNi3Pの効果により、初回放電容量(1サイクル目の放電容量)および初回充放電効率(1サイクル目の充放電効率)が飛躍的に改善した。
また、サイクル特性(50サイクル後の放電容量維持率)についても比較例に比べて実施例の測定セルでは改善することができた。
FIG. 8 is a graph showing a charge / discharge curve in the first cycle of the measurement cells of the example and the comparative example. As shown in FIG. 8, the initial discharge capacity (discharge capacity at the first cycle) and the initial charge / discharge efficiency (charge / discharge efficiency at the first cycle) are dramatically increased by the effect of Ni 3 P generated by the reduction action with sucrose. Improved.
Also, the cycle characteristics (discharge capacity retention after 50 cycles) were improved in the measurement cell of the example as compared with the comparative example.
図9は、実施例の測定セルに高電流密度(170mAhg−1、1Cレート)印加したときの充放電曲線を示すグラフである。
車載用電源として適用するためには、厳しい出入力の要求に応えるため、高率放電特性も必要である。実施例では、1Cレートで評価時も高電圧を維持しており、低レート(0.2C)で充放電時と比較しても90%程度の容量が得られた。以上の結果を表1および表2に示す。
FIG. 9 is a graph showing a charge / discharge curve when a high current density (170 mAhg −1 , 1C rate) is applied to the measurement cell of the example.
In order to be applied as an in-vehicle power source, high rate discharge characteristics are also required in order to meet strict input / output requirements. In the example, a high voltage was maintained even at the time of evaluation at the 1C rate, and a capacity of about 90% was obtained at the low rate (0.2C) even when compared with the charge / discharge. The above results are shown in Tables 1 and 2.
表2中の高率放電特性は、高率放電特性(%)=(1Cでの放電容量)/(0.2Cでの放電容量)×100として求めた値である。 The high rate discharge characteristics in Table 2 are values determined as high rate discharge characteristics (%) = (discharge capacity at 1 C) / (discharge capacity at 0.2 C) × 100.
1 … コート部
10 … ナトリウム電池用正極活物質
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coat part 10 ... Positive electrode active material for sodium batteries
Claims (3)
前記一般式(1)におけるMのリン化物を含むコート部を表面に有することを特徴とするナトリウム電池用正極活物質。
一般式(1)
NaxMy(AO4)z(P2O7)w
(前記一般式(1)中、Mは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu及びZnよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Aは、Al、Si、P、S、Ti、V及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、xは4≧x≧2を満たし、yは4≧y≧1を満たし、zは4≧z≧0を満たし、wは1≧w≧0を満たし、z及びwの少なくとも一方は1以上である。) A positive electrode active material for a sodium battery represented by the following general formula (1):
A positive electrode active material for a sodium battery, having a coat portion containing a phosphide of M in the general formula (1) on the surface.
General formula (1)
Na x M y (AO 4) z (P 2 O 7) w
(In the general formula (1), M is at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Zn, and A is Al, Si, P, At least one selected from the group consisting of S, Ti, V and W, x satisfies 4 ≧ x ≧ 2, y satisfies 4 ≧ y ≧ 1, z satisfies 4 ≧ z ≧ 0, w Satisfies 1 ≧ w ≧ 0, and at least one of z and w is 1 or more.)
前記一般式(1)で表わされる前駆体物質を還元剤とともに焼成することにより前記Mのリン化物を含むコート部を形成する還元工程
を有することを特徴とするナトリウム電池用正極活物質の製造方法。 It is a manufacturing method of the positive electrode active material for sodium batteries which manufactures the positive electrode active material for sodium batteries of Claim 1 or Claim 2, Comprising:
A method for producing a positive electrode active material for a sodium battery, comprising a reduction step of forming a coat portion containing the M phosphide by firing the precursor material represented by the general formula (1) together with a reducing agent. .
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110546796A (en) * | 2017-04-27 | 2019-12-06 | 日本电气硝子株式会社 | Positive electrode active material for sodium ion secondary battery |
| CN113437275A (en) * | 2021-06-26 | 2021-09-24 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Positive electrode active material, electrochemical device, and electronic device |
| CN115411258A (en) * | 2022-10-13 | 2022-11-29 | 宁波容百新能源科技股份有限公司 | Sodium-ion battery positive electrode material and preparation method and application thereof |
| CN115986080A (en) * | 2022-12-30 | 2023-04-18 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | A kind of positive electrode material of sodium ion battery and preparation method thereof |
| CN116344823A (en) * | 2023-04-28 | 2023-06-27 | 赣州立探新能源科技有限公司 | A kind of carbon coated composite material and its preparation method and application |
| CN118231650A (en) * | 2023-11-30 | 2024-06-21 | 比亚迪股份有限公司 | Positive electrode active material and preparation method thereof, sodium ion battery and electrical equipment |
| CN118231651A (en) * | 2023-11-30 | 2024-06-21 | 比亚迪股份有限公司 | Positive electrode active material, preparation method thereof, sodium ion battery and electric equipment |
| CN119208548A (en) * | 2023-06-26 | 2024-12-27 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Sodium ion battery positive electrode material, preparation method thereof, positive electrode plate, battery and electricity utilization device |
| WO2025081915A1 (en) * | 2023-10-18 | 2025-04-24 | 湖南钠方新能源科技有限责任公司 | Doped polyanion material, and preparation method therefor and use thereof |
| WO2025200491A1 (en) * | 2024-03-29 | 2025-10-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Positive electrode active material and preparation method therefor, electrode sheet, battery, and electric device |
| EP4456198A4 (en) * | 2021-12-24 | 2025-12-17 | Nippon Electric Glass Co | ACTIVE POSITIVE ELECTRODE MATERIAL FOR SODIUM-ION BATTERIES |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010260761A (en) * | 2009-05-01 | 2010-11-18 | Kyushu Univ | Method for producing positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same |
| WO2013031331A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | トヨタ自動車株式会社 | Positive electrode active material for sodium batteries and method for producing same |
| JP2014149943A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Kyocera Corp | Active material and secondary battery using the same |
| JP2014225409A (en) * | 2013-05-17 | 2014-12-04 | 京セラ株式会社 | Active material and secondary battery arranged by use thereof |
-
2013
- 2013-07-09 JP JP2013143302A patent/JP2015018621A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010260761A (en) * | 2009-05-01 | 2010-11-18 | Kyushu Univ | Method for producing positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same |
| WO2013031331A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | トヨタ自動車株式会社 | Positive electrode active material for sodium batteries and method for producing same |
| JP2014149943A (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Kyocera Corp | Active material and secondary battery using the same |
| JP2014225409A (en) * | 2013-05-17 | 2014-12-04 | 京セラ株式会社 | Active material and secondary battery arranged by use thereof |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110546796A (en) * | 2017-04-27 | 2019-12-06 | 日本电气硝子株式会社 | Positive electrode active material for sodium ion secondary battery |
| CN110546796B (en) * | 2017-04-27 | 2023-05-26 | 日本电气硝子株式会社 | Positive electrode active material for sodium ion secondary battery |
| CN113437275A (en) * | 2021-06-26 | 2021-09-24 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Positive electrode active material, electrochemical device, and electronic device |
| US12355071B2 (en) | 2021-06-26 | 2025-07-08 | Contemporary Amperex Technology (Hong Kong) Limited | Positive electrode active material, electrochemical apparatus, and electronic device |
| EP4456198A4 (en) * | 2021-12-24 | 2025-12-17 | Nippon Electric Glass Co | ACTIVE POSITIVE ELECTRODE MATERIAL FOR SODIUM-ION BATTERIES |
| CN115411258A (en) * | 2022-10-13 | 2022-11-29 | 宁波容百新能源科技股份有限公司 | Sodium-ion battery positive electrode material and preparation method and application thereof |
| CN115986080A (en) * | 2022-12-30 | 2023-04-18 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | A kind of positive electrode material of sodium ion battery and preparation method thereof |
| CN116344823A (en) * | 2023-04-28 | 2023-06-27 | 赣州立探新能源科技有限公司 | A kind of carbon coated composite material and its preparation method and application |
| CN119208548A (en) * | 2023-06-26 | 2024-12-27 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Sodium ion battery positive electrode material, preparation method thereof, positive electrode plate, battery and electricity utilization device |
| WO2025081915A1 (en) * | 2023-10-18 | 2025-04-24 | 湖南钠方新能源科技有限责任公司 | Doped polyanion material, and preparation method therefor and use thereof |
| WO2025112781A1 (en) * | 2023-11-30 | 2025-06-05 | 比亚迪股份有限公司 | Positive electrode active material, preparation method therefor, sodium ion battery and electrical device |
| CN118231651A (en) * | 2023-11-30 | 2024-06-21 | 比亚迪股份有限公司 | Positive electrode active material, preparation method thereof, sodium ion battery and electric equipment |
| CN118231650A (en) * | 2023-11-30 | 2024-06-21 | 比亚迪股份有限公司 | Positive electrode active material and preparation method thereof, sodium ion battery and electrical equipment |
| WO2025200491A1 (en) * | 2024-03-29 | 2025-10-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Positive electrode active material and preparation method therefor, electrode sheet, battery, and electric device |
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