JP2000036303A - 電気エネルギー貯蔵素子およびその製造方法 - Google Patents
電気エネルギー貯蔵素子およびその製造方法Info
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワー用の用途に適応した出力密度特性に優
れる新しいエネルギー貯蔵素子、すなわち、これまでに
ない新しい安価な電気化学キャパシターを提供する。 【解決手段】 電気化学疑似電気容量材料として五酸化
バナジウム超微粒子を用いることを特徴とし、有機バナ
ジウム溶液により有機バナジウム錯体を比表面積の大き
いカーボンに高分散に吸着させて、その後、得られた有
機バナジウム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気中で低温
乾燥させることにより、前記前記五酸化バナジウム超微
粒子をカーボン粉末に高分散に担持させる。
れる新しいエネルギー貯蔵素子、すなわち、これまでに
ない新しい安価な電気化学キャパシターを提供する。 【解決手段】 電気化学疑似電気容量材料として五酸化
バナジウム超微粒子を用いることを特徴とし、有機バナ
ジウム溶液により有機バナジウム錯体を比表面積の大き
いカーボンに高分散に吸着させて、その後、得られた有
機バナジウム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気中で低温
乾燥させることにより、前記前記五酸化バナジウム超微
粒子をカーボン粉末に高分散に担持させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気エネルギー
の貯蔵に関する技術分野に属し、なかでも電気自動車用
キャパシターや電力事業用の電力貯蔵素子、あるいは燃
料電池や太陽電池等との組み合わせで用いられる電力貯
蔵素子、さらには非常用電源やバックアップ電源に用い
られるキャパシターに属する。
の貯蔵に関する技術分野に属し、なかでも電気自動車用
キャパシターや電力事業用の電力貯蔵素子、あるいは燃
料電池や太陽電池等との組み合わせで用いられる電力貯
蔵素子、さらには非常用電源やバックアップ電源に用い
られるキャパシターに属する。
【０００２】
【従来の技術】近年の環境破壊は地球規模となってきて
おり、その地球規模での対策が日に日に重要となってき
ている。このため、エネルギーの有効利用や省エネルギ
ー技術の見直しと、新たな技術開発が、内外、官民を問
わず、進められている。これらは、例えば、ガソリンエ
ンジンと電気モーターを組み合せたハイブリッド車や電
気自動車そのものの開発、あるいは、都市部での夜間電
力の有効活用を目的とした氷蓄熱技術の開発、あるいは
環境性に優れ発電効率の高い燃料電池の開発、さらに
は、太陽エネルギーを利用した太陽電池の開発等があげ
られる。
おり、その地球規模での対策が日に日に重要となってき
ている。このため、エネルギーの有効利用や省エネルギ
ー技術の見直しと、新たな技術開発が、内外、官民を問
わず、進められている。これらは、例えば、ガソリンエ
ンジンと電気モーターを組み合せたハイブリッド車や電
気自動車そのものの開発、あるいは、都市部での夜間電
力の有効活用を目的とした氷蓄熱技術の開発、あるいは
環境性に優れ発電効率の高い燃料電池の開発、さらに
は、太陽エネルギーを利用した太陽電池の開発等があげ
られる。
【０００３】ここで、ハイブリッド自動車や電気自動車
では、バッテリーが電気エネルギーの貯蔵電源として用
いられるが、バッテリーは、エネルギー密度特性には優
れるものの、出力密度特性は十分とは言えない。そこ
で、バッテリーより出力密度特性に優れるキャパシター
をバッテリーと組み合わせて、電気自動車の電源システ
ムに用いることが提案されている。
では、バッテリーが電気エネルギーの貯蔵電源として用
いられるが、バッテリーは、エネルギー密度特性には優
れるものの、出力密度特性は十分とは言えない。そこ
で、バッテリーより出力密度特性に優れるキャパシター
をバッテリーと組み合わせて、電気自動車の電源システ
ムに用いることが提案されている。
【０００４】従来、このキャパシターに電気二重層の原
理を応用したカーボン電気二重層キャパシター（あるい
はカーボン電気二重層コンデンサーとも称されるが、こ
こでは、カーボン電気二重層キャパシターに統一）が用
いられてきた。電気二重層とは、導電体を電解質溶液に
浸漬すると、導電体と電解質溶液との界面に符号の異な
る一対の電荷層が形成されるが、この一対の電荷層のこ
とをいうものである。この電気二重層に電気エネルギー
を物理的に蓄える素子が、電気二重層コンデンサーであ
る。この電気二重層コンデンサーは、静電容量が分極性
電極の比表面積に比例して増加する。そのため、大容量
のコンデンサーを得るためには、通常、比表面積の大き
な多孔質の炭素成形体を使用している。すなわち、カー
ボン電気二重層キャパシターは、カーボンとして、比表
面積の大きい活性炭を用いて、見かけの電極面積に対す
る電気容量を大きくしたものである。このキャパシター
では、多孔質活性炭でできた電極間に硫酸等の電解質を
注入すると、炭素と電極との界面に前述の電気二重層と
呼ばれる電気エネルギーを貯める場が形成される。この
ようにカーボン電気二重層キャパシターは、電極が多孔
質炭素であるために、小容積で、低重量であっても、表
面積の大きく、静電容量の大きなコンデンサーとなり、
その容量は、通常の電解コンデンサーの容量値の１０〜
１００倍に達している。
理を応用したカーボン電気二重層キャパシター（あるい
はカーボン電気二重層コンデンサーとも称されるが、こ
こでは、カーボン電気二重層キャパシターに統一）が用
いられてきた。電気二重層とは、導電体を電解質溶液に
浸漬すると、導電体と電解質溶液との界面に符号の異な
る一対の電荷層が形成されるが、この一対の電荷層のこ
とをいうものである。この電気二重層に電気エネルギー
を物理的に蓄える素子が、電気二重層コンデンサーであ
る。この電気二重層コンデンサーは、静電容量が分極性
電極の比表面積に比例して増加する。そのため、大容量
のコンデンサーを得るためには、通常、比表面積の大き
な多孔質の炭素成形体を使用している。すなわち、カー
ボン電気二重層キャパシターは、カーボンとして、比表
面積の大きい活性炭を用いて、見かけの電極面積に対す
る電気容量を大きくしたものである。このキャパシター
では、多孔質活性炭でできた電極間に硫酸等の電解質を
注入すると、炭素と電極との界面に前述の電気二重層と
呼ばれる電気エネルギーを貯める場が形成される。この
ようにカーボン電気二重層キャパシターは、電極が多孔
質炭素であるために、小容積で、低重量であっても、表
面積の大きく、静電容量の大きなコンデンサーとなり、
その容量は、通常の電解コンデンサーの容量値の１０〜
１００倍に達している。
【０００５】このカーボン電気二重層キャパシターは、
比表面積の他に見かけの電極単位面積当たりのカーボン
量を多くすることで、すなわち、カーボン電極の厚さを
厚くすることで、電気容量を大きくすることができる。
ＮＥＣはＮＥＣ技法Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．１０，８９，
１９９３で大容量の１４Ｆ／ｃｍ2 を報告している。
比表面積の他に見かけの電極単位面積当たりのカーボン
量を多くすることで、すなわち、カーボン電極の厚さを
厚くすることで、電気容量を大きくすることができる。
ＮＥＣはＮＥＣ技法Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．１０，８９，
１９９３で大容量の１４Ｆ／ｃｍ2 を報告している。
【０００６】しかし、この構造のキャパシターでは、電
気容量を大きくするために、電極の厚さを厚くすると、
容積が嵩張ることになり、同時に、重量も増大してしま
うという問題点が生じる。換言すると、単位容積あるい
は単位重量あたりの電気容量は、電極厚みを増大しても
大きくならない。
気容量を大きくするために、電極の厚さを厚くすると、
容積が嵩張ることになり、同時に、重量も増大してしま
うという問題点が生じる。換言すると、単位容積あるい
は単位重量あたりの電気容量は、電極厚みを増大しても
大きくならない。
【０００７】そこで、活性炭のカーボンを用いた電気二
重層ではなく、電気二重層よりも大きい電気容量が原理
的に期待される電気化学的擬似容量を応用した電気化学
キャパシターが提案されている（“Transition from "S
upercapacitor" to "Battery" Behavior in Electroche
mical Energy Storage”B.E.Conway, J.Electrochem.So
c., p1539-1548 Vol.138, No.6, 1991 ）。
重層ではなく、電気二重層よりも大きい電気容量が原理
的に期待される電気化学的擬似容量を応用した電気化学
キャパシターが提案されている（“Transition from "S
upercapacitor" to "Battery" Behavior in Electroche
mical Energy Storage”B.E.Conway, J.Electrochem.So
c., p1539-1548 Vol.138, No.6, 1991 ）。
【０００８】この電気化学キャパシターの電気エネルギ
ーを貯える反応は、前述の電気二重層キャパシターにお
ける蓄電原理と異なり、一種の電池反応に基づいたダブ
ルインジェクション（double injection）と呼ばれる反
応である。この電気化学キャパシターについて、材料と
して酸化ルテニウムを用いた場合を例に挙げて説明す
る。電気化学疑似容量キャパシターの疑似容量材料とし
て用いる酸化ルテニウムは、塩化ルテニウムから製造さ
れる。すなわち、塩化ルテニウムを溶媒にとかし、Ｔｉ
箔に塗布し、これを乾燥し、さらに、３００〜４００℃
で酸化させる。続いて、再び塩化ルテニウム溶液を塗布
し、乾燥して、酸化させる。この操作を、目的の容量値
が得られるまで繰り返す。このようにして疑似容量を有
する酸化ルテニウムの多孔質セラミック体が製造され
る。得られた酸化ルテニウムの多孔質セラミック体の抵
抗値は、電気二重層キャパシターに使用されている多孔
質カーボンの抵抗値に比べて低く、容量値は、単位ｃｍ
2 あたり、電気二重層キャパシターに使用されいる多孔
質カーボンより高い。このような疑似容量によるキャパ
シターでは、多孔質セラミック体において、結晶格子の
骨格を変えることなく、陽子（Ｈ+ ）と中和するための
電子が取り込まれる下記（１）式に示すような反応が生
じている。
ーを貯える反応は、前述の電気二重層キャパシターにお
ける蓄電原理と異なり、一種の電池反応に基づいたダブ
ルインジェクション（double injection）と呼ばれる反
応である。この電気化学キャパシターについて、材料と
して酸化ルテニウムを用いた場合を例に挙げて説明す
る。電気化学疑似容量キャパシターの疑似容量材料とし
て用いる酸化ルテニウムは、塩化ルテニウムから製造さ
れる。すなわち、塩化ルテニウムを溶媒にとかし、Ｔｉ
箔に塗布し、これを乾燥し、さらに、３００〜４００℃
で酸化させる。続いて、再び塩化ルテニウム溶液を塗布
し、乾燥して、酸化させる。この操作を、目的の容量値
が得られるまで繰り返す。このようにして疑似容量を有
する酸化ルテニウムの多孔質セラミック体が製造され
る。得られた酸化ルテニウムの多孔質セラミック体の抵
抗値は、電気二重層キャパシターに使用されている多孔
質カーボンの抵抗値に比べて低く、容量値は、単位ｃｍ
2 あたり、電気二重層キャパシターに使用されいる多孔
質カーボンより高い。このような疑似容量によるキャパ
シターでは、多孔質セラミック体において、結晶格子の
骨格を変えることなく、陽子（Ｈ+ ）と中和するための
電子が取り込まれる下記（１）式に示すような反応が生
じている。
【０００９】
【数１】 ＲｕＯx ・ｎＨ2 Ｏ＋ｙＨ+ ＋ｙｅ- ⇔ ＲｕＯx-y （ＯＨ）y ・ｎＨ2 （１） 上式に見るように、可逆的に電子と陽子の両方が、電極
側と電解液側から疑似容量材料（酸化ルテニウム）の結
晶格子中に注入されている。このような現象がダブルイ
ンジェクションと呼ばれている反応である。この反応の
特徴は、材料の結晶構造の骨格を変えることなく、その
骨格の隙間に陽子が自由に入ったり出たりできることに
ある。
側と電解液側から疑似容量材料（酸化ルテニウム）の結
晶格子中に注入されている。このような現象がダブルイ
ンジェクションと呼ばれている反応である。この反応の
特徴は、材料の結晶構造の骨格を変えることなく、その
骨格の隙間に陽子が自由に入ったり出たりできることに
ある。
【００１０】このような電気化学疑似容量キャパシター
の原理に基づいて、これまでに、酸化ルテニウムを用い
た多くの電気化学キャパシターの研究開発が進められて
いる。例えば、J.P.Zheng 等は、J.Electroche m.Soc.,
p2699Vol.142,No.8,1995で、ルテニウム塩化物を水酸化
ナトリウムでｐＨが７となるように、ルテニウム水酸化
物の沈殿擬集物を形成して、その沈殿擬集物を空気中で
１５０℃で焼成して、非晶質の酸化ルテニウム水和物；
ＲｕＯ2 ・０．５Ｈ2 Ｏを形成して、ＲｕＯ2・０．５
Ｈ2 Ｏに対して電気化学的擬似電気容量７２０Ｆ／ｇを
得ている。このように代表的には、酸化ルテニウムを用
いた電気化学キャパシターの研究開発が盛んであるが、
ルテニウムは貴金属であるため、酸化ルテニウムを用い
たキャパシターは、高価とならざるを得ない。
の原理に基づいて、これまでに、酸化ルテニウムを用い
た多くの電気化学キャパシターの研究開発が進められて
いる。例えば、J.P.Zheng 等は、J.Electroche m.Soc.,
p2699Vol.142,No.8,1995で、ルテニウム塩化物を水酸化
ナトリウムでｐＨが７となるように、ルテニウム水酸化
物の沈殿擬集物を形成して、その沈殿擬集物を空気中で
１５０℃で焼成して、非晶質の酸化ルテニウム水和物；
ＲｕＯ2 ・０．５Ｈ2 Ｏを形成して、ＲｕＯ2・０．５
Ｈ2 Ｏに対して電気化学的擬似電気容量７２０Ｆ／ｇを
得ている。このように代表的には、酸化ルテニウムを用
いた電気化学キャパシターの研究開発が盛んであるが、
ルテニウムは貴金属であるため、酸化ルテニウムを用い
たキャパシターは、高価とならざるを得ない。
【００１１】一方、五酸化バナジウムＶ2 Ｏ5 は、リチ
ウムイオン電池の一つの有力な正極材料の候補として、
近年、その研究開発が盛んになっている。これは、Ｖ2
Ｏ5の結晶構造が酸化レニウムＲｅＯ3 の基本格子構造
であるため、下記（２）式にしたがい、
ウムイオン電池の一つの有力な正極材料の候補として、
近年、その研究開発が盛んになっている。これは、Ｖ2
Ｏ5の結晶構造が酸化レニウムＲｅＯ3 の基本格子構造
であるため、下記（２）式にしたがい、
【００１２】
【数２】 ｘＬｉ+ ＋Ｖ2 Ｏ5 ＋ｘｅ → Ｌｉx Ｖ2 Ｏ5 （２） リチウムイオンＬｉ+ を出し入れでき、その酸化還元電
位が、Ｌｉ+ ／Ｌｉに対して、約４Ｖと高いためであ
る。このリチウムイオン電池の正極材に用いられるＬｉ
x Ｖ2 Ｏ5 は、他の正極材、例えば、Ｌｉx ＣｏＯ2 と
同様に、アセチレンブラック等のカーボンブラックを導
電材に用い、有機高分子バインダーを添加して、ペース
ト状にすることにより、正極を形成する材料となる。こ
こで、アセチレンブラック等のカーボンブラックは、そ
の比表面積が約１００〜２５０ｍ2 ／ｇであり、その役
割は、すでに述べたように、あくまでもＬｉx Ｖ2 Ｏ5
に対して導電性を補うものであり、その含有量は大概数
ｗｔ％である。
位が、Ｌｉ+ ／Ｌｉに対して、約４Ｖと高いためであ
る。このリチウムイオン電池の正極材に用いられるＬｉ
x Ｖ2 Ｏ5 は、他の正極材、例えば、Ｌｉx ＣｏＯ2 と
同様に、アセチレンブラック等のカーボンブラックを導
電材に用い、有機高分子バインダーを添加して、ペース
ト状にすることにより、正極を形成する材料となる。こ
こで、アセチレンブラック等のカーボンブラックは、そ
の比表面積が約１００〜２５０ｍ2 ／ｇであり、その役
割は、すでに述べたように、あくまでもＬｉx Ｖ2 Ｏ5
に対して導電性を補うものであり、その含有量は大概数
ｗｔ％である。
【００１３】このように、一方で、高価な貴金属を用い
た酸化ルテニウムの電気化学キャパシターの研究開発が
あり、他方で、安価なＶ2 Ｏ5 を用いたリチウムイオン
電池の研究開発がある。ところで、リチウムイオン電池
は、すでに述べたように、他の電池と同様、エネルギー
密度特性には優れるが、出力密度特性には劣る、という
一長一短を有する。これは、電池本来の基本特性であ
り、その特性に由来するためである。
た酸化ルテニウムの電気化学キャパシターの研究開発が
あり、他方で、安価なＶ2 Ｏ5 を用いたリチウムイオン
電池の研究開発がある。ところで、リチウムイオン電池
は、すでに述べたように、他の電池と同様、エネルギー
密度特性には優れるが、出力密度特性には劣る、という
一長一短を有する。これは、電池本来の基本特性であ
り、その特性に由来するためである。
【００１４】本発明は、前記従来の事情に鑑みてなされ
たもので、高価な酸化ルテニウムを安価なＶ2 Ｏ5 に置
き換えて、出力密度に優れる、電池ではない、安価なキ
ャパシターを提供しようとするものである。
たもので、高価な酸化ルテニウムを安価なＶ2 Ｏ5 に置
き換えて、出力密度に優れる、電池ではない、安価なキ
ャパシターを提供しようとするものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】これまで研究開発され
てきた酸化ルテニウムを用いた電気化学キャパシター
は、電気二重層キャパシターよりその電気容量は優れ、
出力密度特性にも優れるが、酸化ルテニウムＲｕＯ2 を
擬似電気容量物質に用いるため高価となるという問題点
がある。一方、安価な酸化バナジウムＶ2 Ｏ5 を用いた
リチウムイオン電池は、出力密度特性は劣る。本発明
は、代表的には電気自動車の用途にかなう、すなわち、
パワー用の用途に適応した出力密度特性に優れる新しい
エネルギー貯蔵素子、すなわち、これまでにない新しい
安価な電気化学キャパシターを提供することを課題とす
る。
てきた酸化ルテニウムを用いた電気化学キャパシター
は、電気二重層キャパシターよりその電気容量は優れ、
出力密度特性にも優れるが、酸化ルテニウムＲｕＯ2 を
擬似電気容量物質に用いるため高価となるという問題点
がある。一方、安価な酸化バナジウムＶ2 Ｏ5 を用いた
リチウムイオン電池は、出力密度特性は劣る。本発明
は、代表的には電気自動車の用途にかなう、すなわち、
パワー用の用途に適応した出力密度特性に優れる新しい
エネルギー貯蔵素子、すなわち、これまでにない新しい
安価な電気化学キャパシターを提供することを課題とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の電気エネルギー
貯蔵素子は、従来より触媒等の分野で公知の電極材料の
高分散超微粒子担持技術を、リチウムイオン電池の有力
正極活物質候補である五酸化バナジウムに適用すべく、
有機バナジウム溶液にて有機バナジウム錯体を比表面積
の大きいカーボンに高分散に吸着させて、その後、得ら
れた有機バナジウム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気中
で低温乾燥させて、超微粒子の五酸化バナジウムを高分
散にカーボンに担持させ、これによって、得ることを特
徴とする。
貯蔵素子は、従来より触媒等の分野で公知の電極材料の
高分散超微粒子担持技術を、リチウムイオン電池の有力
正極活物質候補である五酸化バナジウムに適用すべく、
有機バナジウム溶液にて有機バナジウム錯体を比表面積
の大きいカーボンに高分散に吸着させて、その後、得ら
れた有機バナジウム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気中
で低温乾燥させて、超微粒子の五酸化バナジウムを高分
散にカーボンに担持させ、これによって、得ることを特
徴とする。
【００１７】すなわち、本発明の請求項１の電気エネル
ギー貯蔵素子は、電気化学疑似電気容量材料として五酸
化バナジウム超微粒子をカーボン粉末に担持させた電気
エネルギー貯蔵素子であって、前記五酸化バナジウム超
微粒子は、有機バナジウム溶液により有機バナジウム錯
体を比表面積の大きいカーボンに高分散に吸着させて、
その後、得られた有機バナジウム錯体吸着カーボンを不
活性雰囲気中で低温乾燥させることにより、前記カーボ
ン粉末に担持されていることを特徴とする。
ギー貯蔵素子は、電気化学疑似電気容量材料として五酸
化バナジウム超微粒子をカーボン粉末に担持させた電気
エネルギー貯蔵素子であって、前記五酸化バナジウム超
微粒子は、有機バナジウム溶液により有機バナジウム錯
体を比表面積の大きいカーボンに高分散に吸着させて、
その後、得られた有機バナジウム錯体吸着カーボンを不
活性雰囲気中で低温乾燥させることにより、前記カーボ
ン粉末に担持されていることを特徴とする。
【００１８】本発明の請求項２の電気エネルギー貯蔵素
子は、前記請求項１の素子において、前記カーボン粉末
の比表面積が１０００ｍ2 ／ｇ以上であることを特徴と
する。
子は、前記請求項１の素子において、前記カーボン粉末
の比表面積が１０００ｍ2 ／ｇ以上であることを特徴と
する。
【００１９】また、本発明の請求項３の電気エネルギー
貯蔵素子の製造方法は、電気化学疑似電気容量材料とし
て五酸化バナジウム超微粒子をカーボン粉末に担持させ
た電気エネルギー貯蔵素子の製造方法であって、有機バ
ナジウム溶液により有機バナジウム錯体を比表面積の大
きいカーボンに高分散に吸着させて、その後、得られた
有機バナジウム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気中で低
温乾燥させることにより、前記カーボン粉末に担持する
ことを特徴とする。
貯蔵素子の製造方法は、電気化学疑似電気容量材料とし
て五酸化バナジウム超微粒子をカーボン粉末に担持させ
た電気エネルギー貯蔵素子の製造方法であって、有機バ
ナジウム溶液により有機バナジウム錯体を比表面積の大
きいカーボンに高分散に吸着させて、その後、得られた
有機バナジウム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気中で低
温乾燥させることにより、前記カーボン粉末に担持する
ことを特徴とする。
【００２０】本発明の請求項４の電気エネルギー貯蔵素
子の製造方法は、前記請求項３の製造方法において、前
記有機バナジウムが、ＶＯ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 やＶＯ（Ｏ
ＣＨ3 ）3 やＶＯ（ＯＣ3 Ｈ8 ）3 等のＶＯ（ＯＣn Ｈ
2n+1）3 であり、この有機バナジウムを有機溶媒により
溶媒和させて、ＶＯ（ＯＣn Ｈ2n+1）3 有機錯体を形成
し、この有機錯体を比表面積の大きいカーボンに高分散
に担持し、これを濾別、低温乾燥、低温酸化することに
より、超微粒子の五酸化バナジウムを、前記カーボン粉
末に高分散に担持することを特徴とする。
子の製造方法は、前記請求項３の製造方法において、前
記有機バナジウムが、ＶＯ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 やＶＯ（Ｏ
ＣＨ3 ）3 やＶＯ（ＯＣ3 Ｈ8 ）3 等のＶＯ（ＯＣn Ｈ
2n+1）3 であり、この有機バナジウムを有機溶媒により
溶媒和させて、ＶＯ（ＯＣn Ｈ2n+1）3 有機錯体を形成
し、この有機錯体を比表面積の大きいカーボンに高分散
に担持し、これを濾別、低温乾燥、低温酸化することに
より、超微粒子の五酸化バナジウムを、前記カーボン粉
末に高分散に担持することを特徴とする。
【００２１】本発明の請求項５の電気エネルギー貯蔵素
子の製造方法は、前記請求項３または４の製造方法にお
いて、前記有機バナジウムを溶媒和する工程、および前
記有機錯体を前記カーボン粉末に高分散に担持し、これ
を濾別、低温乾燥する工程において、前記不活性雰囲気
が水分を一切含まない雰囲気であることを特徴とする。
子の製造方法は、前記請求項３または４の製造方法にお
いて、前記有機バナジウムを溶媒和する工程、および前
記有機錯体を前記カーボン粉末に高分散に担持し、これ
を濾別、低温乾燥する工程において、前記不活性雰囲気
が水分を一切含まない雰囲気であることを特徴とする。
【００２２】本発明の請求項６の電気エネルギー貯蔵素
子の製造方法は、前記請求項３ないし５のいずれかの製
造方法において、前記不活性雰囲気が、窒素やヘリウム
やネオンあるいはアルゴンやクリプトン、さらにはキセ
ノンやラドンの不活性ガス雰囲気、これらの混合ガス雰
囲気、あるいは露点が−４０℃以下、好ましくは−５０
℃以下の乾燥空気のいずれかであることを特徴とする。
子の製造方法は、前記請求項３ないし５のいずれかの製
造方法において、前記不活性雰囲気が、窒素やヘリウム
やネオンあるいはアルゴンやクリプトン、さらにはキセ
ノンやラドンの不活性ガス雰囲気、これらの混合ガス雰
囲気、あるいは露点が−４０℃以下、好ましくは−５０
℃以下の乾燥空気のいずれかであることを特徴とする。
【００２３】本発明の請求項７の電気エネルギー貯蔵素
子の製造方法は、前記請求項３ないし６のいずれかの製
造方法において、前記カーボン粉末に高分散に担持した
有機錯体を低温乾燥する工程で、前記不活性雰囲気が不
活性ガス雰囲気の場合、１００℃から３００℃で低温乾
燥すること、好ましくは１５０℃で低温乾燥することを
特徴とする。
子の製造方法は、前記請求項３ないし６のいずれかの製
造方法において、前記カーボン粉末に高分散に担持した
有機錯体を低温乾燥する工程で、前記不活性雰囲気が不
活性ガス雰囲気の場合、１００℃から３００℃で低温乾
燥すること、好ましくは１５０℃で低温乾燥することを
特徴とする。
【００２４】本発明の請求項８の電気エネルギー貯蔵素
子の製造方法は、請求項３ないし６のいずれかの製造方
法において、前記カーボン粉末に高分散に担持した有機
錯体を低温乾燥する工程で、前記不活性雰囲気が露点が
−４０℃以下、好ましくは−５０℃以下の乾燥空気雰囲
気の場合、１００℃から２５０℃で低温乾燥すること、
好ましくは１５０℃で低温乾燥することを特徴とする。
子の製造方法は、請求項３ないし６のいずれかの製造方
法において、前記カーボン粉末に高分散に担持した有機
錯体を低温乾燥する工程で、前記不活性雰囲気が露点が
−４０℃以下、好ましくは−５０℃以下の乾燥空気雰囲
気の場合、１００℃から２５０℃で低温乾燥すること、
好ましくは１５０℃で低温乾燥することを特徴とする。
【００２５】本発明の請求項９の電気エネルギー貯蔵素
子の製造方法は、前記請求項３ないし８のいずれかの製
造方法において、前記カーボン粉末に高分散に担持した
有機錯体を低温乾燥した後に続く、前記有機錯体を低温
酸化する工程で、１００℃から２５０℃で低温酸化する
ことを特徴とする。
子の製造方法は、前記請求項３ないし８のいずれかの製
造方法において、前記カーボン粉末に高分散に担持した
有機錯体を低温乾燥した後に続く、前記有機錯体を低温
酸化する工程で、１００℃から２５０℃で低温酸化する
ことを特徴とする。
【００２６】本発明の請求項１０の電気エネルギー貯蔵
素子の製造方法は、前記請求項３ないし９のいずれかの
製造方法において、前記カーボン粉末として、比表面積
が１０００ｍ2 ／ｇ以上、好ましくは比表面積が１５０
０ｍ2 ／ｇのカーボン粉末を用いることを特徴とする。
素子の製造方法は、前記請求項３ないし９のいずれかの
製造方法において、前記カーボン粉末として、比表面積
が１０００ｍ2 ／ｇ以上、好ましくは比表面積が１５０
０ｍ2 ／ｇのカーボン粉末を用いることを特徴とする。
【００２７】本発明の請求項１１の電気エネルギー貯蔵
素子の製造方法は、前記請求項４ないし１０のいずれか
の製造方法において、前記有機バナジウムを溶媒和する
溶媒として、水分を完全に取り除いた前記有機バナジウ
ムを溶媒和できる溶媒を用いることを特徴とする。
素子の製造方法は、前記請求項４ないし１０のいずれか
の製造方法において、前記有機バナジウムを溶媒和する
溶媒として、水分を完全に取り除いた前記有機バナジウ
ムを溶媒和できる溶媒を用いることを特徴とする。
【００２８】本発明の請求項１２の電気エネルギー貯蔵
素子の製造方法は、前記請求項１１の製造方法におい
て、前記溶媒が、１００％メタノールもしくは１００％
アセトンであることを特徴とする。
素子の製造方法は、前記請求項１１の製造方法におい
て、前記溶媒が、１００％メタノールもしくは１００％
アセトンであることを特徴とする。
【００２９】
【作用】前記本発明の構成により、超微粒子にしたがっ
て比表面積の大きいかつキセロゲル状と推定される五酸
化バナジウムが、高分散にカーボンに担持され、それ
故、リチウムイオンの酸化バナジウムへの出入り、すな
わちその拡散が速やかであり、したがって、瞬時の大電
流にも対処可能な、出力密度特性に優れた、電気自動車
等のパワー用途に用いられる新しいエネルギー貯蔵素子
を、得ることができる。
て比表面積の大きいかつキセロゲル状と推定される五酸
化バナジウムが、高分散にカーボンに担持され、それ
故、リチウムイオンの酸化バナジウムへの出入り、すな
わちその拡散が速やかであり、したがって、瞬時の大電
流にも対処可能な、出力密度特性に優れた、電気自動車
等のパワー用途に用いられる新しいエネルギー貯蔵素子
を、得ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、実施形態例によ
り、さらに詳しく説明する。
り、さらに詳しく説明する。
【００３１】市販のバナジウムトリエトキシドオキシド
ＶＯ（ＯＣ3 Ｈ5 ）3 の所定量を、不活性ガス雰囲気、
すなわち、ＶＯ（ＯＣ3 Ｈ5 ）3 の水との反応を完全に
抑制すべく、例えば、グローボックスの窒素雰囲気中
で、秤量する。秤量したバナジウムトリエトキシドオキ
シドに、所定量の、比表面積が１５００ｍ2 ／ｇとされ
るBLACK PEARL 2000カーボン粉末を、添加する。引き続
き、不活性ガス雰囲気下で、これに重ねて、ＶＯ（ＯＣ
3 Ｈ5 ）3 の水との反応を完全に抑制すべく、水を一切
含まない適当量の１００％メタノールを加えて、カーボ
ン粉末が十分に濡れきるまで、攪拌する。これにより、
ＶＯ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 が有機錯体の形態でカーボン粉末
の表面に高分散に吸着する。次いで、得られた混合溶液
を、不活性ガス雰囲気下で濾過して、ＶＯ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）3 担持カーボンを濾別する。濾別されたＶＯ（ＯＣ
3 Ｈ5 ）3 担持カーボンを、引き続き、不活性ガス雰囲
気下で、例えば窒素雰囲気にて、室温乾燥する。その
後、同雰囲気にて、１５０℃で、加熱乾燥させる。次い
で、空気雰囲気にて、同じく１５０℃で、加熱乾燥し、
（３）式にしたがい、カーボンに担持されたＶＯ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 を、酸化して、Ｖ2 Ｏ5 とする。
ＶＯ（ＯＣ3 Ｈ5 ）3 の所定量を、不活性ガス雰囲気、
すなわち、ＶＯ（ＯＣ3 Ｈ5 ）3 の水との反応を完全に
抑制すべく、例えば、グローボックスの窒素雰囲気中
で、秤量する。秤量したバナジウムトリエトキシドオキ
シドに、所定量の、比表面積が１５００ｍ2 ／ｇとされ
るBLACK PEARL 2000カーボン粉末を、添加する。引き続
き、不活性ガス雰囲気下で、これに重ねて、ＶＯ（ＯＣ
3 Ｈ5 ）3 の水との反応を完全に抑制すべく、水を一切
含まない適当量の１００％メタノールを加えて、カーボ
ン粉末が十分に濡れきるまで、攪拌する。これにより、
ＶＯ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 が有機錯体の形態でカーボン粉末
の表面に高分散に吸着する。次いで、得られた混合溶液
を、不活性ガス雰囲気下で濾過して、ＶＯ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）3 担持カーボンを濾別する。濾別されたＶＯ（ＯＣ
3 Ｈ5 ）3 担持カーボンを、引き続き、不活性ガス雰囲
気下で、例えば窒素雰囲気にて、室温乾燥する。その
後、同雰囲気にて、１５０℃で、加熱乾燥させる。次い
で、空気雰囲気にて、同じく１５０℃で、加熱乾燥し、
（３）式にしたがい、カーボンに担持されたＶＯ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 を、酸化して、Ｖ2 Ｏ5 とする。
【００３２】
【数３】 ２ＶＯ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ＋１８Ｏ2 → Ｖ2 Ｏ5 ＋１２ＣＯ2 ＋１５Ｈ2 Ｏ （３） このようにして得られたＶ2 Ｏ5 担持カーボン粉末と、
所定量のポリテトラフルオロエチレン（Polytetrafluor
oethylene ；以下、テフロンと省略する）と、所定量の
界面活性剤水溶液とを混合して、得られた混合物に、所
定のアルコール溶液を加えて、テフロン含有Ｖ2 Ｏ5 担
持カーボンペーストを形成する。得られたペーストを十
分に練った後、ロール法により、Ｖ2 Ｏ5 担持カーボン
シートにする。得られたシートを乾燥して、テフロン含
有Ｖ2 Ｏ5 担持カーボンシート電極を得る。このように
して得られた電極の厚みは、約０．２ｍｍであり、ICP
(Inductive coupled plasma) 発光分析法による定量化
学分析の結果、この電極中のバナジウムＶの含有量は、
６．４７ｗｔ％であった。
所定量のポリテトラフルオロエチレン（Polytetrafluor
oethylene ；以下、テフロンと省略する）と、所定量の
界面活性剤水溶液とを混合して、得られた混合物に、所
定のアルコール溶液を加えて、テフロン含有Ｖ2 Ｏ5 担
持カーボンペーストを形成する。得られたペーストを十
分に練った後、ロール法により、Ｖ2 Ｏ5 担持カーボン
シートにする。得られたシートを乾燥して、テフロン含
有Ｖ2 Ｏ5 担持カーボンシート電極を得る。このように
して得られた電極の厚みは、約０．２ｍｍであり、ICP
(Inductive coupled plasma) 発光分析法による定量化
学分析の結果、この電極中のバナジウムＶの含有量は、
６．４７ｗｔ％であった。
【００３３】次いで、得られたシート電極のＸ線回析を
行った。その回折図を図１に示す。このＸ線回析図に
は、カーボンとテフロンに帰属するピーク以外のピーク
が認められない。換言すれば、Ｖ2 Ｏ5 に帰属するピー
クは認められない。したがって、担持されたＶ2 Ｏ5
が、非晶質であり、かつ超微粒子であるか、もしくはそ
のいずれかであることが、わかる。
行った。その回折図を図１に示す。このＸ線回析図に
は、カーボンとテフロンに帰属するピーク以外のピーク
が認められない。換言すれば、Ｖ2 Ｏ5 に帰属するピー
クは認められない。したがって、担持されたＶ2 Ｏ5
が、非晶質であり、かつ超微粒子であるか、もしくはそ
のいずれかであることが、わかる。
【００３４】次いで、電解液に、１Ｍの過塩素酸リチウ
ムＬｉＣＬＯ4 を溶解した炭酸プロピレンＣＨ2 Ｏ Ｃ
ＯＯＣＨＣＨ3 溶液を用い、参照電極に、銀塩化銀電極
を用い、３電極法により、サイクリックボルタモグラム
（cyclic voltammogram ）法およびガルバノスタット法
にて、テフロン含有カーボンシート電極と、テフロン含
有Ｖ2 Ｏ5 担持カーボンシート電極の電気容量を、それ
ぞれ評価した。図２に、スイープ速度０．５ｍＶ／ｓの
ときのサイクリックボルタムグラムを示す。図３に、比
較のために、Ｖ2 Ｏ5 を担持しないテフロン含有カーボ
ンシート電極のサイクリックボルタムグラムを示す。明
らかに、サイクリックボルタムグラムが異なり、電気容
量の増大が認められる。増大した電気容量は、バナジウ
ムＶに対して２９０３Ｆ／ｇであり、酸化バナジウムＶ
2 Ｏ5 に対しては１３８０Ｆ／ｇであった。また、充放
電電流密度５ｍＡ／ｃｍ2 の充放電特性と、当該電気容
量のスイープ速度依存性のデータとにより、このシート
電極でキャパシターを形成したときのシート電極の重量
に対するエネルギー密度と出力密度とを、電圧２．５Ｖ
で計算した。その結果、それぞれ３４．６Ｗｈ／ｋｇお
よび７１１Ｗ／ｋｇと算出された。
ムＬｉＣＬＯ4 を溶解した炭酸プロピレンＣＨ2 Ｏ Ｃ
ＯＯＣＨＣＨ3 溶液を用い、参照電極に、銀塩化銀電極
を用い、３電極法により、サイクリックボルタモグラム
（cyclic voltammogram ）法およびガルバノスタット法
にて、テフロン含有カーボンシート電極と、テフロン含
有Ｖ2 Ｏ5 担持カーボンシート電極の電気容量を、それ
ぞれ評価した。図２に、スイープ速度０．５ｍＶ／ｓの
ときのサイクリックボルタムグラムを示す。図３に、比
較のために、Ｖ2 Ｏ5 を担持しないテフロン含有カーボ
ンシート電極のサイクリックボルタムグラムを示す。明
らかに、サイクリックボルタムグラムが異なり、電気容
量の増大が認められる。増大した電気容量は、バナジウ
ムＶに対して２９０３Ｆ／ｇであり、酸化バナジウムＶ
2 Ｏ5 に対しては１３８０Ｆ／ｇであった。また、充放
電電流密度５ｍＡ／ｃｍ2 の充放電特性と、当該電気容
量のスイープ速度依存性のデータとにより、このシート
電極でキャパシターを形成したときのシート電極の重量
に対するエネルギー密度と出力密度とを、電圧２．５Ｖ
で計算した。その結果、それぞれ３４．６Ｗｈ／ｋｇお
よび７１１Ｗ／ｋｇと算出された。
【００３５】このように、本発明を適用することによ
り、安価でエネルギー密度はもちろん出力密度にも優れ
る新しいキャパシターを提供することができた。これ
は、すでに述べたように、超微粒子の、したがって比表
面積の大きいかつキセロゲル状と推定される五酸化バナ
ジウムが、高分散にカーボンに担持され、それ故、リチ
ウムイオンの酸化バナジウムへの出入りの拡散が速やか
に起こることによるものと、推定される。すなわち、バ
ナジウムトリエトキシドオキシドＶＯ（ＯＣ2 Ｈ5）3
を、不活性ガス雰囲気にて、溶媒に１００％メタノール
を用いることにより、比表面積が極めて大きいカーボン
に有機錯体の形態で高分散に吸着させ、これを引き続
き、前記不活性ガス雰囲気下で濾過により、ＶＯ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 担持カーボンを濾別回収して、回収したＶＯ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 担持カーボンを引き続き同不活性ガス
雰囲気下で室温乾燥し、その後、同雰囲気にて１５０℃
で加熱乾燥させ、次いで、空気雰囲気にて同じく１５０
℃で加熱乾燥することにより、超微粒子の、したがって
比表面積の大きいかつキセロゲル状と推定される五酸化
バナジウムを高分散に担持したカーボンを得ることがで
きる。
り、安価でエネルギー密度はもちろん出力密度にも優れ
る新しいキャパシターを提供することができた。これ
は、すでに述べたように、超微粒子の、したがって比表
面積の大きいかつキセロゲル状と推定される五酸化バナ
ジウムが、高分散にカーボンに担持され、それ故、リチ
ウムイオンの酸化バナジウムへの出入りの拡散が速やか
に起こることによるものと、推定される。すなわち、バ
ナジウムトリエトキシドオキシドＶＯ（ＯＣ2 Ｈ5）3
を、不活性ガス雰囲気にて、溶媒に１００％メタノール
を用いることにより、比表面積が極めて大きいカーボン
に有機錯体の形態で高分散に吸着させ、これを引き続
き、前記不活性ガス雰囲気下で濾過により、ＶＯ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）3 担持カーボンを濾別回収して、回収したＶＯ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 担持カーボンを引き続き同不活性ガス
雰囲気下で室温乾燥し、その後、同雰囲気にて１５０℃
で加熱乾燥させ、次いで、空気雰囲気にて同じく１５０
℃で加熱乾燥することにより、超微粒子の、したがって
比表面積の大きいかつキセロゲル状と推定される五酸化
バナジウムを高分散に担持したカーボンを得ることがで
きる。
【００３６】このように、従来より公知の技術（すなわ
ち、カーボン粉末に目的物質を担持させる方法）を、五
酸化バナジウムに適用すべく、有機バナジウム溶液に
て、有機バナジウム錯体を比表面積の大きいカーボンに
高分散に吸着させて、しかる後に、得られた有機バナジ
ウム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気中で低温乾燥さ
せ、次いで、空気雰囲気中で低温酸化することにより、
超微粒子の五酸化バナジウムを高分散にカーボンに担持
させることができる。これにより、バナジウムに対して
２９０３Ｆ／ｇ、酸化バナジウムに対して１３８０Ｆ／
ｇである大きなキャパシター物質を得ることができる。
この物質により電極シートを形成することにより、エネ
ルギー密度３４．６Ｗｈ／ｋｇ、出力密度７１１Ｗ／ｋ
ｇの安価なキャパシターを提供することが可能となる。
ち、カーボン粉末に目的物質を担持させる方法）を、五
酸化バナジウムに適用すべく、有機バナジウム溶液に
て、有機バナジウム錯体を比表面積の大きいカーボンに
高分散に吸着させて、しかる後に、得られた有機バナジ
ウム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気中で低温乾燥さ
せ、次いで、空気雰囲気中で低温酸化することにより、
超微粒子の五酸化バナジウムを高分散にカーボンに担持
させることができる。これにより、バナジウムに対して
２９０３Ｆ／ｇ、酸化バナジウムに対して１３８０Ｆ／
ｇである大きなキャパシター物質を得ることができる。
この物質により電極シートを形成することにより、エネ
ルギー密度３４．６Ｗｈ／ｋｇ、出力密度７１１Ｗ／ｋ
ｇの安価なキャパシターを提供することが可能となる。
【００３７】以上、実施形態例に基づいて本発明の詳細
を説明した。ここで、１００％メタノールの代わりに１
００％アセトンを溶媒に用いた場合でも、前記実施例と
同程度の種々の特性を得て、１００％アセトンでも溶媒
に用いることができる。
を説明した。ここで、１００％メタノールの代わりに１
００％アセトンを溶媒に用いた場合でも、前記実施例と
同程度の種々の特性を得て、１００％アセトンでも溶媒
に用いることができる。
【００３８】そこで、このような代替について、その他
に幾つかの代替案が考えられるので、以下、それを記載
する。まず、出発原料のＶＯ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 の代わり
に、ＶＯ（ＯＣＨ3 ）3 やＶＯ（ＯＣ3 Ｈ8 ）3 等のＶ
Ｏ（ＯＣn Ｈ2n+1）3 を用いることができる。次に、上
述の有機溶媒であるが、実施例で言及したように水を完
全に取り除いた、かつ、ＶＯ（ＯＣn Ｈ2n+1）3 を溶媒
和できる溶媒が、１００％メタノール、１００％アセト
ンに取って代わって、用いることができる。また、不活
性ガス雰囲気の不活性ガスには、ヘリウムやネオンある
いはアルゴンやクリプトンさらにはキセノンやラドンを
用いたり、あるいは窒素を含むこれらの不活性ガスの混
合ガスを用いることができる。さらには、不活性ガスそ
のものに代わり、露点が−４０℃以下、好ましくは−５
０℃以下の乾燥空気を用いることができる。同様に、ま
た、１５０℃の不活性ガス雰囲気での低温乾燥におい
て、１５０℃に代わって、室温からカーボンが変質せず
かつ超微粒子のＶＯ（ＯＣnＨ2n+1）3 の有機錯体が変
質しないことが可能性として考慮される約３００℃ま
で、好ましくは１００℃から２５０℃で低温乾燥でき
る。さらには、１００％乾燥空気中では、カーボンが燃
焼しない条件が加わって、１００℃から２５０℃で低温
乾燥できる。また、その後に引き続く、空気中でのＶＯ
（ＯＣn Ｈ2n+1）3からＶ2 Ｏ5 への酸化は、カーボン
が燃焼しない１００℃から２５０℃で行われ得る。ま
た、BLACK PEARL 2000に代わって、それと同等レベルの
比表面積、すなわち１０００ｍ2 ／ｇ以上を有する活性
炭等のカーボンを用いることができる。
に幾つかの代替案が考えられるので、以下、それを記載
する。まず、出発原料のＶＯ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 の代わり
に、ＶＯ（ＯＣＨ3 ）3 やＶＯ（ＯＣ3 Ｈ8 ）3 等のＶ
Ｏ（ＯＣn Ｈ2n+1）3 を用いることができる。次に、上
述の有機溶媒であるが、実施例で言及したように水を完
全に取り除いた、かつ、ＶＯ（ＯＣn Ｈ2n+1）3 を溶媒
和できる溶媒が、１００％メタノール、１００％アセト
ンに取って代わって、用いることができる。また、不活
性ガス雰囲気の不活性ガスには、ヘリウムやネオンある
いはアルゴンやクリプトンさらにはキセノンやラドンを
用いたり、あるいは窒素を含むこれらの不活性ガスの混
合ガスを用いることができる。さらには、不活性ガスそ
のものに代わり、露点が−４０℃以下、好ましくは−５
０℃以下の乾燥空気を用いることができる。同様に、ま
た、１５０℃の不活性ガス雰囲気での低温乾燥におい
て、１５０℃に代わって、室温からカーボンが変質せず
かつ超微粒子のＶＯ（ＯＣnＨ2n+1）3 の有機錯体が変
質しないことが可能性として考慮される約３００℃ま
で、好ましくは１００℃から２５０℃で低温乾燥でき
る。さらには、１００％乾燥空気中では、カーボンが燃
焼しない条件が加わって、１００℃から２５０℃で低温
乾燥できる。また、その後に引き続く、空気中でのＶＯ
（ＯＣn Ｈ2n+1）3からＶ2 Ｏ5 への酸化は、カーボン
が燃焼しない１００℃から２５０℃で行われ得る。ま
た、BLACK PEARL 2000に代わって、それと同等レベルの
比表面積、すなわち１０００ｍ2 ／ｇ以上を有する活性
炭等のカーボンを用いることができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気エネ
ルギー貯蔵素子は、従来より触媒等の分野で公知の電極
材料の高分散超微粒子担持技術を、リチウムイオン電池
の有力正極活物質候補である五酸化バナジウムに適用す
べく、有機バナジウム溶液にて有機バナジウム錯体を比
表面積の大きいカーボンに高分散に吸着させて、その
後、得られた有機バナジウム錯体吸着カーボンを不活性
雰囲気中で低温乾燥させて、超微粒子の五酸化バナジウ
ムを高分散にカーボンに担持させ、これによって、得る
ことを特徴とする。
ルギー貯蔵素子は、従来より触媒等の分野で公知の電極
材料の高分散超微粒子担持技術を、リチウムイオン電池
の有力正極活物質候補である五酸化バナジウムに適用す
べく、有機バナジウム溶液にて有機バナジウム錯体を比
表面積の大きいカーボンに高分散に吸着させて、その
後、得られた有機バナジウム錯体吸着カーボンを不活性
雰囲気中で低温乾燥させて、超微粒子の五酸化バナジウ
ムを高分散にカーボンに担持させ、これによって、得る
ことを特徴とする。
【００４０】かかる構成の本発明の素子における五酸化
バナジウムのＸ線回折によると、該５酸化バナジウム
は、非晶質または／および超微粒子の状態にある。ま
た、本発明の素子におけるバナジウムの含有量は、従来
素子を大幅に上回り、該素子の電気容量は、例えば、１
３８０Ｆ／ｇであり、出力密度は、一例を挙げると、７
１１Ｗ／ｋｇであった。
バナジウムのＸ線回折によると、該５酸化バナジウム
は、非晶質または／および超微粒子の状態にある。ま
た、本発明の素子におけるバナジウムの含有量は、従来
素子を大幅に上回り、該素子の電気容量は、例えば、１
３８０Ｆ／ｇであり、出力密度は、一例を挙げると、７
１１Ｗ／ｋｇであった。
【００４１】従って、本発明によれば、超微粒子にした
がって比表面積の大きいかつキセロゲル状と推定される
五酸化バナジウムが、高分散にカーボンに担持され、そ
れ故、リチウムイオンの酸化バナジウムへの出入り、す
なわちその拡散が速やかであり、したがって、瞬時の大
電流にも対処可能な、出力密度特性に優れた、電気自動
車等のパワー用途に用いられる新しいエネルギー貯蔵素
子を、得ることができる。
がって比表面積の大きいかつキセロゲル状と推定される
五酸化バナジウムが、高分散にカーボンに担持され、そ
れ故、リチウムイオンの酸化バナジウムへの出入り、す
なわちその拡散が速やかであり、したがって、瞬時の大
電流にも対処可能な、出力密度特性に優れた、電気自動
車等のパワー用途に用いられる新しいエネルギー貯蔵素
子を、得ることができる。
【図１】本発明に基づく超微粒子のキセロゲルと推察さ
れるＶ2 Ｏ5 を高分散に担持したテフロン含有カーボン
シート電極のＸ線回析図である。
れるＶ2 Ｏ5 を高分散に担持したテフロン含有カーボン
シート電極のＸ線回析図である。
【図２】本発明に基づく超微粒子のキセロゲルと推察さ
れるＶ2 Ｏ5 を高分散に担持したテフロン含有カーボン
シート電極の、スイープ速度０．５ｍＶ／ｓの時の、サ
イクリックボルタムグラムを示す図である。
れるＶ2 Ｏ5 を高分散に担持したテフロン含有カーボン
シート電極の、スイープ速度０．５ｍＶ／ｓの時の、サ
イクリックボルタムグラムを示す図である。
【図３】本発明品に対する比較のためのもので、Ｖ2 Ｏ
5 を担持しないテフロン含有カーボンシート電極のサイ
クリックボルタムグラムを示す図である。
5 を担持しないテフロン含有カーボンシート電極のサイ
クリックボルタムグラムを示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年８月１１日（１９９８．８．１
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ａ Ｆターム(参考） 5E082 AB09 AB10 BB03 BB10 PP03 PP06 PP10 5H003 AA02 BA01 BA02 BB02 BB04 BC01 BC05 BD00 BD01 BD05 5H014 AA02 BB01 BB03 BB08 EE07 EE10 HH00 HH08 5H029 AJ03 AK02 AL06 AM02 AM07 CJ02 CJ12 CJ23 CJ28 HJ00 HJ07 HJ14
Claims (12)
- 【請求項１】 電気化学疑似電気容量材料として五酸化
バナジウム超微粒子をカーボン粉末に担持させた電気エ
ネルギー貯蔵素子であって、 前記五酸化バナジウム超微粒子は、有機バナジウム溶液
により有機バナジウム錯体を比表面積の大きいカーボン
に高分散に吸着させて、その後、得られた有機バナジウ
ム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気中で低温乾燥させる
ことにより、前記カーボン粉末に担持されていることを
特徴とする電気エネルギー貯蔵素子。 - 【請求項２】 前記カーボン粉末の比表面積が１０００
ｍ2 ／ｇ以上であることを特徴とする請求項１に記載の
電気エネルギー貯蔵素子。 - 【請求項３】 電気化学疑似電気容量材料として五酸化
バナジウム超微粒子をカーボン粉末に担持させた電気エ
ネルギー貯蔵素子の製造方法であって、 有機バナジウム溶液により有機バナジウム錯体を比表面
積の大きいカーボンに高分散に吸着させて、その後、得
られた有機バナジウム錯体吸着カーボンを不活性雰囲気
中で低温乾燥させることにより、前記カーボン粉末に担
持することを特徴とする電気エネルギー貯蔵素子の製造
方法。 - 【請求項４】 前記有機バナジウムが、ＶＯ（ＯＣ2 Ｈ
5 ）3 やＶＯ（ＯＣＨ3 ）3 やＶＯ（ＯＣ3 Ｈ8 ）3 等
のＶＯ（ＯＣn Ｈ2n+1）3 であり、この有機バナジウム
を有機溶媒により溶媒和させて、ＶＯ（ＯＣn Ｈ2n+1）
3 有機錯体を形成し、この有機錯体を比表面積の大きい
カーボンに高分散に担持し、これを濾別、低温乾燥、低
温酸化することにより、超微粒子の五酸化バナジウム
を、前記カーボン粉末に高分散に担持することを特徴と
する請求項３に記載の電気エネルギー貯蔵素子の製造方
法。 - 【請求項５】 前記有機バナジウムを溶媒和する工程、
および前記有機錯体を前記カーボン粉末に高分散に担持
し、これを濾別、低温乾燥する工程において、前記不活
性雰囲気が水分を一切含まない雰囲気であることを特徴
とする請求項３または４に記載の電気エネルギー貯蔵素
子の製造方法。 - 【請求項６】 前記不活性雰囲気が、窒素やヘリウムや
ネオンあるいはアルゴンやクリプトン、さらにはキセノ
ンやラドンの不活性ガス雰囲気、これらの混合ガス雰囲
気、あるいは露点が−４０℃以下、好ましくは−５０℃
以下の乾燥空気のいずれかであることを特徴とする請求
項３ないし５のいずれかに記載の電気エネルギー貯蔵素
子の製造方法。 - 【請求項７】 前記カーボン粉末に高分散に担持した有
機錯体を低温乾燥する工程で、前記不活性雰囲気が不活
性ガス雰囲気の場合、１００℃から３００℃で低温乾燥
すること、好ましくは１５０℃で低温乾燥することを特
徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の電気エネ
ルギー貯蔵素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記カーボン粉末に高分散に担持した有
機錯体を低温乾燥する工程で、前記不活性雰囲気が露点
が−４０℃以下、好ましくは−５０℃以下の乾燥空気雰
囲気の場合、１００℃から２５０℃で低温乾燥するこ
と、好ましくは１５０℃で低温乾燥することを特徴とす
る請求項３ないし６のいずれかに記載の電気エネルギー
貯蔵素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記カーボン粉末に高分散に担持した有
機錯体を低温乾燥した後に続く、前記有機錯体を低温酸
化する工程で、１００℃から２５０℃で低温酸化するこ
とを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の電
気エネルギー貯蔵素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記カーボン粉末として、比表面積が
１０００ｍ2 ／ｇ以上、好ましくは比表面積が１５００
ｍ2 ／ｇのカーボン粉末を用いることを特徴とする請求
項３ないし９のいずれかに記載の電気エネルギー貯蔵素
子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記有機バナジウムを溶媒和する溶媒
として、水分を完全に取り除いた前記有機バナジウムを
溶媒和できる溶媒を用いることを特徴とする請求項４な
いし１０のいずれかに記載の電気エネルギー貯蔵素子の
製造方法。 - 【請求項１２】 前記溶媒が、１００％メタノールもし
くは１００％アセトンであることを特徴とする請求項１
１に記載の電気エネルギー貯蔵素子の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP10203961A JP2000036303A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 電気エネルギー貯蔵素子およびその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10203961A JP2000036303A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 電気エネルギー貯蔵素子およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000036303A true JP2000036303A (ja) | 2000-02-02 |
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|---|---|---|---|
| JP10203961A Pending JP2000036303A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 電気エネルギー貯蔵素子およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2000036303A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
- 1998-07-17 JP JP10203961A patent/JP2000036303A/ja active Pending
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