[發(fā)明專利]二次電池用正極活性物質(zhì)及使用該正極活性物質(zhì)的鎂二次電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110434717.3
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102544467A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 青柳拓也;內(nèi)藤孝;藤枝正;澤井裕一;西村勝憲;米元雅浩
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M10/054
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 王永紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二次電池用正極活性物質(zhì)及使用該正極活性物質(zhì)的鎂二次電池。?

背景技術(shù)

伴隨個人電腦、攝像機、手機等的小型化，在信息相關(guān)設(shè)備、通信設(shè)備的領(lǐng)域中，作為用于這些設(shè)備的電源，鋰二次電池已實用化并廣泛普及。該鋰二次電池通常由在正極活性物質(zhì)中使用LiCoO₂等鋰過渡金屬氧化物的正極、在負極活性物質(zhì)中使用金屬鋰、碳材料等的負極和將鋰鹽作為支持電解質(zhì)并將其溶解到有機溶劑中而成的電解液構(gòu)成。充電時從正極脫離的鋰嵌入于負極，相反，放電時從負極脫離的鋰嵌入于正極。即，為以鋰為載流子的搖椅型二次電池。?

對該鋰二次電池而言，用作負極活性物質(zhì)的金屬鋰或者碳材料與鋰的反應電位低，另外，在電解液中利用非水系的電解液，因此，具有工作電壓高且為高能量密度的優(yōu)點，作為小型便攜設(shè)備用電源，其用途正迅速擴大。?

但是，成為鋰二次電池的載流子的鋰極具活性，有在例如空氣中與水分進行反應而燃燒這樣的危險性。該問題造成在鋰二次電池的制造工序中需要充分考慮沒有水分的干燥的環(huán)境等，導致制造成本增加。另外，在鋰二次電池中，在負極中使用鋰金屬的情況下，由于有時伴隨充放電反應析出樹枝狀結(jié)晶(針狀結(jié)晶)，樹枝狀結(jié)晶貫通隔板而引起短路，溶劑等燃燒。因此，期待變更了成為載流子的物質(zhì)的新型搖椅型二次電池。?

另外，有鋰的探明儲量少至1100萬噸左右且集中性高的問題。因?此，將來，為了使二次電池在大容量電源用途中普及，前提在于考慮電池中所使用的材料的資源量，能夠確保大量普及所需要的電池材料。進而，一般認為優(yōu)先選擇原料供給量較穩(wěn)定且價格變動的可能性低的材料。?

因此，資源量豐富的鎂備受關(guān)注，在國內(nèi)外正逐步進行將其用作二次電池的材料的蓄電池、即，鎂二次電池的開發(fā)。鎂比鋰廉價，價格為鋰的約2/3，但具有高電容密度(2.21Ah/kg)。通過使鎂二次電池的性能接近鋰離子電池，可以削減單位容量的電池成本。?

關(guān)于具有上述優(yōu)點的鎂二次電池，進行了各種正極材料的探討。成為鎂二次電池的載流子的鎂為2價，因此，與1價的鋰相比，靜電引力及斥力大。因此，與鋰相比，有擴散速度慢、易被捕集到正極活性物質(zhì)中等問題。因此，為了作為正極材料進行應用，需要解決這些問題。?

在專利文獻1中，作為鎂二次電池用正極材料，進行了對MgMn₂O₄的探討。在專利文獻2中，作為鎂二次電池用正極材料，進行了對組成式Mg_xM1_1-yM2_yO₂·nH₂O所示且結(jié)晶結(jié)構(gòu)具有層狀結(jié)構(gòu)的鎂復合氧化物的探討。在專利文獻3中，作為鎂二次電池用正極材料，進行了對通式MO所示的氧化物或MS所示的硫化物的探討。在專利文獻4中，作為鎂二次電池用正極材料，進行了對具有金紅石結(jié)構(gòu)的氧化物、主要是TiO₂的探討。在專利文獻5中，作為鎂二次電池用正極材料，進行了對包含氧化值為6的Mo的氧化物正極材料的探討。在專利文獻6中，作為鎂二次電池用正極材料，進行了對將高錳酸鹽和鹽酸反應而產(chǎn)生的沉淀物進行加熱處理而得到的錳氧化物的探討。在專利文獻7中，進行了對鹵素化合物系正極材料，主要是氯化合物正極材料的探討。?

現(xiàn)有技術(shù)文獻?

專利文獻?

專利文獻1：日本特開2001-76721號公報、?

專利文獻2：日本特開2002-255555號公報?

專利文獻3：日本特開2005-228589號公報?

專利文獻4：日本特表2006-505109號公報?

專利文獻5：日本特開2007-280627號公報?

專利文獻6：日本特開2009-64731號公報?

專利文獻7：日本特開2007-157416號公報?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題?

木發(fā)明的目的在于提供：充放電循環(huán)保持率高且高容量的鎂二次電池用正極活性物質(zhì)及使用該正極活性物質(zhì)的鎂二次電池。?

用于解決課題的手段?

本發(fā)明的二次電池用正極活性物質(zhì)為包含晶相和非晶相的二次電池用正極活性物質(zhì)，其特征在于，所述晶相為含有釩的氧化物，嵌入或脫嵌鎂(也可稱為：吸留或放出鎂)。?

發(fā)明的效果?

根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有高循環(huán)保持率，同時增加電池容量的鎂二次電池用正極活性物質(zhì)。另外，通過使用該正極活性物質(zhì)，可以得到高能量密度的鎂二次電池。?