正極に有機硫黄/金属電荷伝導性物質を用いる二次電池

発明者： , ,
出願人/特許権者：
代理人 (1件)：五十嵐孝雄 (外1名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願平8-505967
公開番号（公開出願番号）：特表平10-505705
出願日： 1995年07月25日
公開日（公表日）： 1998年06月02日
要約：

【要約】正極が充電及び放電されるとき、金属の見かけ上の酸化状態が変えられる1つ以上の金属-硫黄結合を有する金属-有機硫黄正極によって特徴付けられる、新規な電池セルが開示されている。正極は、一般組成式(I)を備え、z=1又は2、y=1〜20、x=1〜10、c=0〜10、n≧1、q=1〜10であり、M′は、金属、又は他のカチオンであり、Mは、どのような多価の金属でもよく、また、n>1の場合には、重合体金属-有機硫黄物質の異なる繰返しユニット中において異なる多価金属であり得、Rは、脂肪鎖、芳香環、脂肪環、及び脂肪鎖、芳香環、及び脂肪環の組み合わせから構成される群から選択される1つ以上の有機部を備える1〜20の炭素原子を含む有機群であり、但し、Rは溶融芳香環を含まず、脂肪鎖、芳香環、及び脂肪環は、1つ以上の酸素、硫黄、珪素、燐(三価燐を含む)、又はヘテロ原子窒素を含み得るとともに、1つ以上の電子受容群に置換され得る、各脂肪鎖は、直鎖又は枝分かれ鎖であり得るとともに、飽和又は不飽和であり得、n>1の場合には、Rは重合体の異なる繰返しユニット中において異なり得る。新規な正極を用いる、ゲル、固体、及び液体電池がまた開示されている。

請求項（抜粋）：

請求項1.電池セルであって、前記正極は金属-有機硫黄物質を備え、前記有機群は溶融芳香環を備えないことと、前記物質は1個以上の金属-硫黄結合によって特徴付けられることと、前記正極が充電、及び放電される場合には、前記金属の見かけ上の酸化状態が変更されることを備える電池セル。請求項2.請求項1に記載の電池セルにおいて、前記金属-有機硫黄物質は重合体であるとともに、重合体繰返しユニットの前記金属と直接連結されていない硫黄原子を含むことと、前記正極の充電、及び放電の際、分子内及び/又は分子間の硫黄-硫黄スルフィド架橋が形成され、又は破壊されることと、前記分子内スルフィド架橋は、前記金属-硫黄結合の前記硫黄間には形成されないことを特徴として備える電池セル。請求項3.電池セルであって、前記正極は、一般組成式を有する金属-有機硫黄物質を有することと、 z=1又は2、y=1〜20、x=1〜10、c=0〜10、n≧1、q=1〜10であることと、 M′は金属、又は他のカチオンであることと、 Mは、どのような多価の金属でもよく、また、n>1の場合には、重合体金属-有機硫黄物質の異なる繰返しユニット中において異なる多価金属であり得ることと、 Rは、脂肪鎖、芳香環、脂肪環、及び脂肪鎖、芳香環、及び脂肪環の組み合わせから構成される群から選択される1つ以上の有機部を備える1〜20の炭素原子を含む有機群であり、但し、Rは溶融芳香環を含まないことと、前記脂肪鎖、芳香環、及び脂肪環は、1つ以上の酸素、硫黄、珪素、燐(三価燐を含む)、又はヘテロ原子窒素を含み得ることと、また1つ以上の電子受容群に置換され得ることと、前記各脂肪鎖は、直鎖又は枝分かれ鎖であり得るとともに、飽和又は不飽和であり得ることと、 n>1の場合には、Rは重合体の異なる繰返しユニット中において異なり得ることとを備える電池セル。請求項4.請求項3に記載の電池セルにおいて、前記nは、1〜100,000であることと、前記qは、1〜3であることと、前記yは、2〜10であることと、前記xは、1〜4であることと、前記M′は、アルカリ金属カチオンにより構成される群から選択されることと、前記Mは、第1列遷移金属である、Be及びMgにより構成される群から選択されることと、前記Rは、2〜12個の炭素を含んでいることを備える電池セル。請求項5.請求項3に記載の電池セルにおいて、前記M′は、Li+及びNa+により構成される群から選択されることと、また、n>1の場合には、いくつかの繰返しユニット中において、前記M′は、テトラ-アルキルアンモニウムカチオン、及び二価の金属カチオンにより構成される群から選択される選択的不純添加物であることと、前記Mは、Mn、Fe及びCuにより構成される群から選択されることとを備える電池セル。請求項6.請求項4に記載の電池セルにおいて、前記M′は、Li+又はNa+であることと、前記Mは、前記重合体金属-有機硫黄物質の前記繰返しユニット中において、Fe、Mn又はCuであることと、前記選択されたFe、Mn又はCuは、重量%が98%〜100%であることと、いくつかの繰返しユニット中におけるMは、任意に重量%が0%〜2%の他の多価金属であることと、 x=1であることと、 RSyは、6〜8個の硫黄によって置換された、テトラチオエチレン、テトラチオベンゼン、ヘキサチオベンゼン、又はシクロオクタテトラエンから誘導されることとを備える電池セル。請求項7.請求項3に記載の電池セルを備える液体形式の電池であって、前記電池は、前記金属-有機硫黄物質、任意にバインダ、及び電気導電性添加物を備えることと、前記金属-有機硫黄物質の重量百分率は、60%〜95%であることと、前記バインダの重量百分率は、0%〜10%であることと、前記電気導電性物質の重量百分率は、0%〜10%であることとを備える電池。請求項8.請求項3に記載の電池セルを備えるゲル形式の電池であって、前記電池は、前記金属-有機硫黄物質、ゲル、及び任意に電気導電性物質を備えることと、前記金属-有機硫黄物質の重量百分率は、30%〜80%であることと、前記ゲルの重量百分率は、10%〜50%であることと、前記電気導電性物質の重量百分率は、0%〜20%であることとを備える電池。請求項9.請求項3に記載の電池セルを備える固体形式の電池であって、前記電池は、前記金属-有機硫黄物質、電解質、及び電気導電性物質を備えることと、前記金属-有機硫黄物質の重量百分率は、30%〜60%であることと、前記電解質の重量百分率は、30%〜70%であることと、前記電気導電性物質の重量百分率は、8%〜20%であることとを備える電池。請求項10.請求項3に記載の電池セルにおいて、前記負極は、ナトリウム、リチウム、1種以上の付加的アルカリ金属とナトリウム又はリチウムとの混合物よりなる類から選択される物質と、 1種以上の付加的アルカリ土類金属と、ナトリウム又はリチウムとの混合物と、 1種以上のアルカリ金属及び1種以上のアルカリ土類金属と、ナトリウム又はリチウムとの混合物と、 Na4Pb等の二価、又は三価の合金を形成する元素と、1種以上のナトリウム又はリチウムとの混合物と、リチウム-シリコン合金又はリチウム-アルミニウム合金とを備える電池セル。請求項11.請求項3に記載の電池セルにおいて、前記負極は、被インサート炭素、及び/又は、1種以上の付加的アルカリ金属と炭素との混合物を備える電池セル。

IPC (3件)：

H01M 4/60 , H01M 4/02 , H01M 10/40

FI (4件)：

H01M 4/60 , H01M 4/02 C , H01M 4/02 D , H01M 10/40 Z

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