非水镁电池制造技术

一种非水镁电池，具备正极、负极和电解质。正极包含正极活性物质，能够吸藏和释放镁离子。电解液包含镁盐。正极活性物质包含羟基氧化镍，羟基氧化镍为层状。羟基氧化镍为层状。羟基氧化镍为层状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水镁电池


[0001]本公开涉及非水镁电池。

技术介绍

[0002]近年来，关于非水镁电池的研究备受关注。
[0003]非专利文献1记载了一种使用具有谢弗雷尔相(Chevrel phase)的Mo6S8作为正极活性物质的镁电池。非专利文献2记载了一种使用V2O5作为正极活性物质的镁电池。
[0004]在先技术文献
[0005]非专利文献1：Journal ofThe Electrochemical Society,2014,Vol.161,No.4,p.A593
‑
A598
[0006]非专利文献2：Nature Chemistry,2018,Vol.10,p.532
‑
539

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的课题
[0008]本公开提供一种具有高的反应电位和高的可逆容量的非水镁电池。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本公开提供一种非水镁电池，其具备正极、负极和电解质，
[0011]所述正极包含正极活性物质，能够吸藏和释放镁离子，
[0012]所述电解质包含镁盐，
[0013]所述正极活性物质包含羟基氧化镍，
[0014]所述羟基氧化镍为层状。
[0015]专利技术的效果
[0016]根据本公开，能够提供一种具有高的反应电位和高的可逆容量的非水镁电池。
附图说明
[0017]图1是示意性地表示非水镁电池的构成例的剖视图。r/>[0018]图2A是表示实施例1涉及的正极活性物质的粉末X射线衍射测定的结果的图。
[0019]图2B是表示通过模拟得到的γ
‑
NiOOH的粉末X射线衍射的结果的图。
[0020]图3是表示实施例涉及的烧杯电池的大致结构的示意图。
[0021]图4是表示实施例1涉及的非水镁电池的充放电试验的结果的图表。
[0022]图5A是表示实施例2涉及的正极活性物质的粉末X射线衍射测定的结果的图。
[0023]图5B是表示通过模拟得到的γ
‑
NiOOH的粉末X射线衍射的结果的图。
[0024]图5C是表示通过模拟得到的β
‑
NiOOH的粉末X射线衍射的结果的图。
[0025]图6是表示实施例2涉及的非水镁电池的充放电试验的结果的图表。
具体实施方式
[0026](致使想到本公开的见解)
[0027]近年来，积极研究着以多价离子为载体的多价离子电池。多价离子电池的例子有以Ca
2+
为载体的钙电池、以Be
2+
为载体的铍电池、以Mn
2+
为载体的锰电池、以Ni
2+
为载体的镍电池、以Zn
2+
为载体的锌电池、以Y
3+
为载体的钇电池、以Al
3+
为载体的铝电池和以Mg
2+
为载体的非水镁电池。最近，非水镁电池的研究备受关注。
[0028]镁的每单位质量的理论容量和每单位体积的理论容量都很大。另外，镁显示出比较低的氧化还原电位。因此，负极使用镁的电池，可期待具有高的能量密度。特别是镁的每单位体积的理论容量高于锂的每单位体积的理论容量。因此，非水镁电池能够在电动汽车等有限的空间内设置大容量的电池。此外，镁在地壳中的储藏量大于锂在地壳中的储藏量。因此，根据非水镁电池，难以产生作为锂离子电池的缺点的资源枯竭和成本的问题。
[0029]镁的熔点约为650℃。锂的熔点约为180℃。钠的熔点约为98℃。与锂的熔点和钠的熔点相比，镁的熔点非常高。熔点是金属稳定性的指标，因此通过在电池中使用镁，能够提高电池的安全性。此外，锂和钠例如与空气中的水分剧烈反应。而镁在空气中稳定，因此能够容易地处理。基于这些理由，作为可取代锂离子电池的电池，正在积极地研究非水镁电池。
[0030]但是，为了实现像非水镁电池这样的多价离子电池，需要克服的课题很多。特别是正极材料的开发很重要。多价离子与正极材料中含有的阴离子的库仑相互作用，比锂离子与正极材料中含有的阴离子的库仑相互作用强。因此，正极材料中的多价离子的扩散速度比锂离子的扩散速度慢。这会成为在多价离子电池中使反应大大受限的主要原因。
[0031]非专利文献1中公开了含有硫离子等软碱、具有谢弗雷尔相的化合物。根据非专利文献1，该化合物的反应电位和可逆容量分别为约1.1V和约116mAh/g。很难说该化合物的反应电位和可逆容量是高的。
[0032]非专利文献2中公开了含有作为氧化物的V2O5的正极。根据非专利文献2，该化合物的反应电位和可逆容量分别为约1.5V和约75mAh/g。虽然V2O5的反应电位比非专利文献1中记载的化合物的反应电位高，但很难说V2O5的可逆容量高。
[0033]从以上的观点出发，需要开发一种镁离子的扩散速度优异、具有高的可逆容量和高的反应电位的镁电池的正极材料。
[0034]本专利技术人等进行了深入研究，结果发现通过具有特定组成的化合物，能够解决上述问题，从而完成了本公开。
[0035](本公开涉及的一个技术方案的概要)
[0036]本公开的第1技术方案涉及的非水镁电池，具备正极、负极和电解质，所述正极包含正极活性物质，能够吸藏和释放镁离子，所述电解质包含镁盐。所述正极活性物质包含羟基氧化镍，所述羟基氧化镍为层状。
[0037]根据第1技术方案，能够提供具有高的反应电位和高的可逆容量的非水镁电池。
[0038]本公开的第2技术方案中，例如在第1技术方案涉及的非水镁电池的基础上可以设为：所述羟基氧化镍包含由组成式NiOOH
x
表示的化合物，满足0＜x≤1。x也可以为0.3以上且1以下。
[0039]本公开的第3技术方案中，例如在第2技术方案涉及的非水镁电池的基础上可以设
为：所述羟基氧化镍包含由组成式NiOOH
x
表示的化合物，满足0＜x＜1。x也可以为0.3以上且小于1。
[0040]本公开的第4技术方案中，例如在第1技术方案涉及的非水镁电池的基础上可以设为：所述羟基氧化镍包含γ
‑
NiOOH。
[0041]根据第2～第4技术方案，能够提供具有切实更高的反应电位以及切实更高的可逆容量的非水镁电池。
[0042]本公开的第5技术方案中，例如在第1～第4技术方案中任一方案涉及的非水镁电池的基础上可以设为：所述负极包含金属镁。
[0043]本公开的第6技术方案中，例如在第1～第4技术方案中任一方案涉及的非水镁电池的基础上可以设为：所述负极包含吸藏和释放镁离子的负极活性物质。
[0044]根据第5和第6技术方案，能够提供具有切实更高的反应电位以及切实更高的可逆容量的非水镁电池。
[0045]以下，利用附图对实施方式涉及的正极活性物质以及使用该正极活性物质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水镁电池，具备正极、负极和电解质，所述正极包含正极活性物质，能够吸藏和释放镁离子，所述电解质包含镁盐，所述正极活性物质包含羟基氧化镍，所述羟基氧化镍为层状。2.根据权利要求1所述的非水镁电池，所述羟基氧化镍包含由组成式NiOOH
x
表示的化合物，满足0＜x≤1。3.根据权利要求2所述的非水镁电池，所述羟基氧化镍包...

【专利技术属性】
技术研发人员：大户贵司，藤本正久，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：