JP5836568B2 - チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法、その複合体を用いた電極及び電気化学素子 - Google Patents

チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法、その複合体を用いた電極及び電気化学素子

Info

Publication number
JP5836568B2
JP5836568B2 JP2010106052A JP2010106052A JP5836568B2 JP 5836568 B2 JP5836568 B2 JP 5836568B2 JP 2010106052 A JP2010106052 A JP 2010106052A JP 2010106052 A JP2010106052 A JP 2010106052A JP 5836568 B2 JP5836568 B2 JP 5836568B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium titanate
crystal structure
titanate crystal
carbon
composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010106052A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011236061A (ja
Inventor
勝彦 直井
勝彦 直井
和子 直井
和子 直井
修一 石本
修一 石本
賢次 玉光
賢次 玉光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Chemi Con Corp
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
K and W Ltd
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
K and W Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Chemi Con Corp, Tokyo University of Agriculture and Technology NUC, K and W Ltd filed Critical Nippon Chemi Con Corp
Priority to JP2010106052A priority Critical patent/JP5836568B2/ja
Priority to US13/696,053 priority patent/US9005814B2/en
Priority to PCT/JP2011/002530 priority patent/WO2011138866A1/ja
Priority to CN201180022176.1A priority patent/CN102884003B/zh
Priority to KR1020127031573A priority patent/KR101793307B1/ko
Publication of JP2011236061A publication Critical patent/JP2011236061A/ja
Priority to US14/656,867 priority patent/US9368793B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5836568B2 publication Critical patent/JP5836568B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158Carbon nanotubes
    • C01B32/168After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00Lithium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/003Titanates
    • C01G23/005Alkali titanates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/04Hybrid capacitors
    • H01G11/06Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/24Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/50Electrodes characterised by their material specially adapted for lithium-ion capacitors, e.g. for lithium-doping or for intercalation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/364Composites as mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32Carbon-based
    • H01G11/36Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027Negative electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • Y10S977/773Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • Y10S977/778Nanostructure within specified host or matrix material, e.g. nanocomposite films
    • Y10S977/784Electrically conducting, semi-conducting, or semi-insulating host material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • Y10S977/811Of specified metal oxide composition, e.g. conducting or semiconducting compositions such as ITO, ZnOx
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/84Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/89Deposition of materials, e.g. coating, cvd, or ald
    • Y10S977/892Liquid phase deposition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/84Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/895Manufacture, treatment, or detection of nanostructure having step or means utilizing chemical property
    • Y10S977/896Chemical synthesis, e.g. chemical bonding or breaking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2918Rod, strand, filament or fiber including free carbon or carbide or therewith [not as steel]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Description

本発明は、チタン酸リチウム結晶構造体、チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法、その複合体を用いた電極及び電気化学素子に関する。
現在、リチウム電池の電極としてリチウムを貯蔵、放出するカーボン材料等が用いられているが、負極電位が電解液の還元分解電位より低いので電解液の分解という危険性がある。そこで、特許文献1や特許文献2に記載のように、負極電位が電解液の還元分解電位より低いチタン酸リチウムの使用が検討されているが、チタン酸リチウムは出力特性が低いという問題点がある。そこで、チタン酸リチウムをナノ粒子化し、炭素に担持させた電極によって、出力特性を向上する試みがある。
特開2007−160151号公報 特開2008−270795号公報
これらの特許文献に記載の発明は、旋回する反応器内で反応物にずり応力と遠心力を加えて、化学反応を促進させる方法(一般に、メカノケミカル反応と呼ばれる)によって、カーボンに分散担持されたチタン酸リチウムを得るものである。この場合、反応物としては、例えば、チタン酸リチウムの出発原料であるチタンアルコキシドと酢酸リチウム、及びカーボンナノチューブやカーボンブラック等のカーボン、酢酸等を使用する。
これらの特許文献に記載のチタン酸リチウム結晶構造体を担持したカーボンを使用した電極は、優れた出力特性を発揮するものの、最近では、この種の電極において、さらに出力特性を向上させ、電気伝導度を向上させる要求がある。
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、出力特性及び電気伝導度の向上を可能とした電極や電気化学素子を得ることのできるチタン酸リチウム結晶構造体、チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、前記複合体を用いた電極及び電気化学素子を提供することにある。
本実施例のチタン酸リチウム結晶構造体は、2〜5原子層レベルの厚みを有し、二次元面の一辺が5〜100nmの平板状に展開していることを特徴とする。特に、その二次元面が(111)面であること、また本発明のチタン酸リチウム結晶構造体は2〜5原子層レベルで1nm以下の厚みを有する超薄膜構造体であるので、厚みと二次元面の一辺の比が1:5〜1:350となって、二次元面が平板状に展開していることが望ましい。このチタン酸リチウム結晶構造体は、チタン源とリチウム源を含む溶液にずり応力と遠心力を加えて反応させて、チタン酸リチウム結晶構造体の前駆体を製造し、この前駆体を加熱して数原子層レベルの厚みを有する平板状の結晶構造体を生成することができる。
本実施例のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体は、前記チタン酸リチウム結晶構造体をカーボンナノファイバー(以下、CNFと呼ぶ)に分散担持させたことを特徴とする。この場合、チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの比率が75:25〜85:15、特に80:20が好ましい。また、CNFとしては、その外径が10〜30nmで、外比表面積は150〜350cm2/gが好ましい。この複合体は、製造される複合体のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンナノファイバーとの質量比が75:25〜85:15となるような量のチタン源、リチウム源及びカーボンナノファイバーを含む溶液に、ずり応力と遠心力を加えて反応させてチタン酸リチウム結晶構造体の前駆体とカーボンナノファイバーの複合体を製造し、この複合体を加熱して生成することができる。
更に、前記のようなチタン酸リチウム結晶構造体や、チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体の製造方法、及び前記の複合体を用いた電極や電気化学素子も本発明に包含される。
本発明によれば、チタン酸リチウム結晶構造体は、厚みが2〜5原子層レベルの超薄膜構造体であり、その厚みが極度に薄く、体積あたりの表面積が極度に大きいため、結晶構造体を構成するリチウム原子の露出度が大きい。そのため、電極体積あたりのリチウムの吸脱着するサイト(表面積)が無限大に近くなるので、容量が高くレート特性が良好になる。この結晶構造体を電極や電気化学素子に使用した場合に、電子やイオンの移動が容易になり、電気伝導度の向上が可能となる。
実施例1のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体のTEM像を示す図面代用写真。 実施例1のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体を拡大したTEM像とFET解析結果を示す図面代用写真。 実施例1のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体の他の部分を拡大したTEM像とFET解析結果を示す図面代用写真。 実施例1のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体の他の部分を拡大したTEM像とFET解析結果を示す図面代用写真。 本発明の製造方法に使用する反応器の一例を示す斜視図。
本発明を実施するための形態について、以下、説明する。
(メカノケミカル反応)
本発明で用いる反応方法は、本出願人等が先に特許出願した特許文献1及び特許文献2に示した方法と同様のメカノケミカル反応であって、化学反応の過程で、旋回する反応器内で反応物にずり応力と遠心力を加えて化学反応を促進させるものである。
この反応方法は、例えば、図5に示すような反応器を用いて行うことができる。図5に示すように、反応器は、開口部にせき板1−2を有する外筒1と、貫通孔2−1を有し旋回する内筒2からなる。この反応器の内筒内部に反応物を投入し、内筒を旋回することによってその遠心力で内筒内部の反応物が内筒の貫通孔を通って外筒の内壁1−3に移動する。この時反応物は内筒の遠心力によって外筒の内壁に衝突し、薄膜状となって内壁の上部へずり上がる。この状態では反応物には内壁との間のずり応力と内筒からの遠心力の双方が同時に加わり、薄膜状の反応物に大きな機械的エネルギーが加わることになる。この機械的なエネルギーが反応に必要な化学エネルギー、いわゆる活性化エネルギーに転化するものと思われるが、短時間で反応が進行する。
この反応において、薄膜状であると反応物に加えられる機械的エネルギーは大きなものとなるため、薄膜の厚みは5mm以下、好ましくは2.5mm以下、さらに好ましくは1.0mm以下である。なお、薄膜の厚みはせき板の幅、反応液の量によって設定することができる。
この反応方法は、反応物に加えられるずり応力と遠心力の機械的エネルギーによって実現できるものと考えられるが、このずり応力と遠心力は内筒内の反応物に加えられる遠心力によって生じる。したがって、本発明に必要な内筒内の反応物に加えられる遠心力は1500N(kgms-2)以上、好ましくは60000N(kgms-2)以上、さらに好ましくは270000N(kgms-2)以上である。
この反応方法においては、反応物にずり応力と遠心力の双方の機械的エネルギーが同時に加えられることによって、このエネルギーが化学エネルギーに転化することによるものと思われるが、従来にない速度で化学反応を促進させることができる。
(チタン酸リチウム結晶構造体)
本発明に係るチタン酸リチウム結晶構造体は、例えば、チタンアルコキシドなどのチタン源、酢酸リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウム、水酸化リチウムなどのリチウム源を出発原料として使用し、前記メカノケミカル反応により、チタン酸リチウム結晶構造体の前駆体を生成する。本実施例では、このチタン酸リチウム結晶構造体の前駆体を窒素雰囲気中で加熱することにより、酸素欠陥のサイトに窒素がドープされたチタン酸リチウム結晶構造体を生成する。
(カーボン)
反応過程でCNFを加えることによって、5〜100nmのチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体を得ることができる。すなわち、反応器の内筒の内部に前記チタン源とリチウム源、反応抑制剤と所定量のCNFを投入して、内筒を旋回して金属塩と反応抑制剤とCNFを混合、分散する。さらに内筒を旋回させながら水酸化ナトリウムなどの触媒を投入して加水分解、縮合反応を進行させ、チタン酸リチウムを生成すると共に、このチタン酸リチウムとカーボンを分散状態で、混合する。反応終了後にこれを急速加熱することで、チタン酸リチウム結晶構造体を高分散担持させたカーボンを形成することができる。
ここで用いるカーボンとしては、CNFを使用することが好ましい。CNFは中空状の構成を有するが、内表面が小さく、その径が太いので、チタン酸リチウム結晶構造体を担持させた場合に、チタン酸リチウム結晶構造体がCNFに内包される量が少なく、CNFの外表面に担持される量が多い。そして、CNFはその径が太い、つまり「比表面積(外比表面積)が小さい」ので、前記のようなメカノケミカル反応下では、担持したチタン酸リチウム粒子がCNFの表面に沿って外に向かって成長して結晶化し、シート状になる。
カーボンナノチューブ(以下、CNTと呼ぶ)は中空状態であるが、チタン酸リチウム結晶構造体が筒状をしたCNTに内包されるので、本発明には適していない。すなわち、本実施例に示すCNF(多層のCNTの径の太いもの)の外比表面積は150〜350cm2/g、一般的な多層のCNTの比表面積は200〜400cm2/g、単層のCNTの比表面積は400〜500cm2/g、SGCNT(スーパーグロースカーボンナノチューブ)は600〜1100cm2/g、ケッチェンブラックは600〜800cm2/gである。
チタン酸リチウム結晶構造体を多量にカーボンに担持させるためには、カーボンの外比表面積を150〜350cm2/gの範囲にすることが、好ましい。このような外比表面積を取るCNFとしては、その外径が10〜30nmの太さのものが好ましい。外径がこの範囲より細いと外比表面積が大きくなってチタン酸リチウム結晶構造体が外へ向かって成長しづらくなる。外径がこの範囲より太いと、外比表面積が小さくなり75/25(w/w)以上のチタン酸リチウム結晶構造体を担持させることが困難である。
(チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの量)
複合体において、チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの割合は、75:25〜85:15、特に、この割合は、従来提案されていた70:30に比較して、チタン酸リチウム結晶構造体の割合が多く、そのため、メカノケミカル反応下で、チタン酸リチウムが反応器の周方向に向かってシート状に成長することを助けている。また、この範囲の臨界的意義は、電極あたりの容量によって定まるものであり、この範囲では大きな電極容量を得ることができる。
(溶媒)
溶媒としては、アルコール類、水、これらの混合溶媒を用いることができる。例えば、酢酸と酢酸リチウムをイソプロパノールと水の混合物に溶解した混合溶媒を使用することができる。
(反応抑制剤)
出発原料としてチタンアルコキシドを使用した場合には、特許文献2に記載のように、前記メカノケミカル反応を適用する所定のチタンアルコキシドに、反応抑制剤として該チタンアルコキシドと錯体を形成する所定の化合物を添加することができる。これにより、化学反応が促進しすぎるのを抑制することができる。
すなわち、チタンアルコキシドに、これと錯体を形成する酢酸等の所定の化合物を該チタンアルコキシド1モルに対して、1〜3モル添加して錯体を形成することにより、反応を抑制、制御することができる。なお、この反応によって生成されるのは、チタン酸リチウムの結晶構造体の前駆体である、リチウムと酸化チタンの複合体のナノ粒子であり、これを焼成することにより、チタン酸リチウム結晶構造体が得られる。
このように、反応抑制剤として酢酸等の所定の化合物を添加することにより、化学反応が促進しすぎるのを抑制することができるのは、酢酸等の所定の化合物がチタンアルコキシドと安定な錯体を形成するためであると考えられる。
チタンアルコキシドと錯体を形成することができる物質としては、酢酸の他、クエン酸、蓚酸、ギ酸、乳酸、酒石酸、フマル酸、コハク酸、プロピオン酸、レプリン酸等のカルボン酸、EDTA等のアミノポリカルボン酸、トリエタノールアミン等のアミノアルコールに代表される錯化剤が挙げられる。
(加熱)
本実施例では、メカノケミカル反応によりカーボンナノ粒子の構造体の内部にチタン酸リチウム結晶構造体の前駆体を担持させた複合体を得ると共に、このチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体を加熱することによって、チタン酸リチウムの結晶化を促進させ、この複合体を使用した電極や電気化学素子の容量、出力特性を向上させる。
すなわち、得られたチタン酸リチウム結晶構造体の前駆体とCNFは「比表面積が小さい」ので、担持したチタン酸リチウム結晶構造体が外に向かって成長してシート状になる。前記加熱温度は、700℃から900℃であり、この温度未満では良好な結晶化の進行が得られず、この温度を越えると相転移によって、エネルギー貯蔵特性の良好なチタン酸リチウムが得られない。本実施例では、700℃で加熱することで、優れた電気的特性が得られた。
実施例において、前記加熱は、窒素雰囲気中で行うことが好ましい。すなわち、チタン酸リチウムを窒素雰囲気中で加熱することによって、その結晶構造体に酸素欠陥が生じて、このサイトにリチウムが吸蔵、脱離するので、この複合体を用いた電極や電気化学素子において容量、出力特性が向上すると考えられる。また、この酸素欠陥のサイトに窒素がドープして、チタン酸リチウムの電気伝導性が向上し、出力特性が向上すると考えられる。
(電極)
本発明により得られたチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体は、バインダーと混錬、成型し、電気化学素子の電極、すなわち電気エネルギー貯蔵用電極とすることができ、その電極は高出力特性、高容量特性を示す。
(電気化学素子)
この電極を用いることができる電気化学素子は、リチウムやマグネシウムなどの金属イオンを含有する電解液を用いる電気化学キャパシタ、電池である。すなわち、本発明の電極は、金属イオンの吸蔵、脱着を行うことができ、負極や正極として作動する。したがって、リチウムイオンを含有する電解液を用い、対極として活性炭、リチウムイオンを吸蔵、脱着するカーボンや金属酸化物等を用いることによって、電気化学キャパシタ、電池を構成することができる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
チタンアルコキシド1モルに対して、酢酸1.8モル、酢酸リチウム1モルとなる量の酢酸と酢酸リチウムをイソプロパノールと水の混合物に溶解して混合溶媒を作製した。この混合溶媒とチタンアルコキシド、CNFを旋回反応器内に投入し、66000N(kgms-2)の遠心力で5分間、内筒を旋回して外筒の内壁に反応物の薄膜を形成すると共に、反応物にずり応力と遠心力を加えて化学反応を促進させ、チタン酸リチウム結晶構造体の前駆体を高分散担持したCNFを得た。この場合、混合溶媒に溶解するチタンアルコキシドとCNFの量は、得られる複合体の組成が、チタン酸リチウム/CNFが、80/20の質量比(w/w)となるように設定した。
得られたチタン酸リチウム結晶構造体の前駆体を高分散担持させたCNFを、真空中において80℃で17時間乾燥することにより、チタン酸リチウム結晶構造体の前駆体がCNFに高分散担持された複合体粉末を得た。
得られたチタン酸リチウム結晶構造体の前駆体がCNFに高分散担持された複合体粉末を、窒素雰囲気中で700℃で加熱することによってリチウムを含有するチタン酸化物の結晶化を進行させ、チタン酸リチウムのナノ粒子が平面状に形成された結晶構造体がCNFに高分散担持された複合体粉末を得た。
このようにして得られた実施例1のチタン酸リチウム結晶構造体を担持したCNFの各TEM像を図1に示した。図1においては5nm〜20nmのチタン酸リチウム結晶構造体がCNFに高分散担持していることが分かる。
特に、図1のTEM像にみられるように、本実施例の「チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体」は、CNFがつながった「グラファイトフラグメントのビルディング構造」をとっており、この構造体にチタン酸リチウム結晶構造体が高分散担持されている。
図2〜図4に、実施例1のチタン酸リチウムの前駆体を高分散担持したCNFを高解像度TEMで観察した図を示す。すなわち、チタン酸リチウムがカーボンナノファイバーに担持(付着)している部分を、拡大して撮影したものである。図中、平行な線が多数現れているが、この線が結晶格子を示している。また、面間隔:4.91Å(1 1 1)、面間隔:5.10Å(1 1 1)とは、TEM写真を撮っているチタン酸リチウムのシート面が結晶の(111)面を意味し、面間隔は2つの結晶が存在することを示す。
図2〜図4からわかるように、チタン酸リチウム結晶構造体は、超薄膜構造となっている。この超薄膜構造体は2〜5原子層レベルで1nm以下の厚みを有し、二次元面の一辺が5〜100nmの平板状をしている。また、二次元面が(111)面になっている。また、チタン酸リチウム結晶構造体のほとんどは、その厚みと二次元面の一辺の比が1:5〜1:350の範囲にある。
このような超薄膜構造体は厚みが極度に薄く、体積あたりの表面積が極度の大きい。したがって、高い出力特性を示すことができる。体積あたりの表面積について、厚みが無限にゼロに近い超薄膜構造体の表面積が最も大きいが、本実施例のチタン酸リチウム結晶構造体は、このような超薄膜構造体に近い数原子層レベルの厚みを持つ構造を有している。
以上の超薄膜構造体は旋回する反応器内でチタン酸リチウムの出発原料とCNF粉末とを含む溶液にずり応力と遠心力を加えて反応させるとともに、その後の加熱処理によって形成されるものと思われる。
(実施例2)
得られるチタン酸リチウム結晶構造体とCNFの配合比が75/25となるように混合溶液に溶解するチタンアルコキシドとCNFの量を変更する以外は、前記実施例と同様にして、チタン酸リチウム結晶構造体とCNFの複合体粉末を作製した。
(実施例3)
得られるチタン酸リチウム結晶構造体とCNFの配合比が85/15となるように混合溶液に溶解するチタンアルコキシドとCNFの量を変更する以外は、前記実施例と同様にして、チタン酸リチウム結晶構造体とCNFの複合体粉末を作製した。
(比較例1)
得られるチタン酸リチウム結晶構造体とCNFの配合比が70/30となるように混合溶液に溶解するチタンアルコキシドとCNFの量を変更する以外は、前記実施例と同様にして、チタン酸リチウム結晶構造体とCNFの複合体粉末を作製した。
前記のように構成した実施例1と比較例1で得られた複合体粉末をバインダーとしてのポリフッ化ビニリデンPVDFと共に(Li4Ti512/CNF/PVDF 56:24:20)、SUS板上に溶接されたSUSメッシュ中に投入し、作用電極W.E.とした。前記電極上にセパレータと対極C.E.及び参照極としてLiフォイルを乗せ、電解液として、1.0M 四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)/炭酸エチレンEC:炭酸ジメチルDEC(1:1 w/w)を浸透させて、セルとした。
更に、実施例1〜3と比較例1の複合体粉末を用いた電極を有するセルについて、その充放電挙動から算出した容量を比較した結果は、以下の通りである。
(1)実施例1
Li4Ti512:CNF=80:20 容量:131mAh/g
(2) 実施例2
Li4Ti512:CNF=75:25 容量:125mAh/g
(3) 実施例3
Li4Ti512:CNF=85:15 容量:137mAh/g
(4) 比較例1
Li4Ti512:CNF=70:30 容量:118mAh/g
この結果から明らかなように、チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンナノファイバーの質量比が75:25〜85:15である本実施例の複合体を使用した場合、比較例に比べて容量が増加していることが確認された。また出力特性も良好であった。
(実施例4)
実施例1の複合体粉末9重量部と、1重量部のPVDF(ポリフッ化ビニリデン)バインダーを混練し、圧延してシートを形成した。このシートを真空乾燥後、銅箔に接合し、負極とした。
また、活性炭(クラレケミカル社製、RD−20)8重量部と、1重量部のPTFEバインダー(ポリテトラフルオロエチレン)、導電性材料としてアセチレンブラック1重量部とを混練し、圧延してシートを形成した。このシートを真空乾燥後、アルミニウム箔に接合し、正極とした。
これらの電極を、LiBF4、プロピレンカーボネート溶液を注入したビーカーに、セルロース系のセパレータを介して、対向させてハイブリッドキャパシタセルを作製した。
(実施例5)
実施例2の複合体粉末を用いて、同様にして、ハイブリッドキャパシタセルを作製した。
(実施例6)
実施例3の複合体粉末を用いて、同様にして、ハイブリッドキャパシタセルを作製した。
(比較例2)
比較例1の複合体粉末を用いて、同様にして、ハイブリッドキャパシタセルを作製した。
これらのハイブリッドキャパシタセルの容量を測定した。結果は実施例4〜6の容量はそれぞれ29.4mAh/g、29.0mAh/g、29.8mAh/g、28.4mAh/gであり、比較例2の28.4mAh/gに比べて大きな容量をしめし、本願のハイブリッドキャパシタセルの特性が良好であることがわかる。

Claims (8)

  1. 2〜5原子層レベルで1nm以下の厚みを有し、二次元面の一辺が5〜100nmの平板状に展開しているチタン酸リチウム結晶構造体をカーボンナノファイバーに分散担持させたチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体であって、
    チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンナノファイバーの質量比が75:25〜85:15であるチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体。
  2. 前記チタン酸リチウム結晶構造体の二次元面が(111)面である請求項1に記載のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体。
  3. 前記チタン酸リチウム結晶構造体の厚みと二次元面の一辺の比が1:5〜1:350である請求項1に記載のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体。
  4. 前記カーボンナノファイバーが、その外径が10〜30nmで、外比表面積は150〜350cm2/gである請求項1に記載のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体。
  5. 前記請求項1に記載の複合体をバインダーと混合した後、成形して得られる電極。
  6. 請求項に記載の電極を用いた電気化学素子。
  7. 請求項に記載の電極を負極に用い、分極性電極を正極に用いた電気化学キャパシタ。
  8. 旋回する反応器内において、製造される複合体のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンナノファイバーとの質量比が75:25〜85:15となるような量のチタン源、リチウム源及びカーボンナノファイバーを含む溶液に、ずり応力と遠心力を加えて反応させてチタン酸リチウム結晶構造体の前駆体とカーボンナノファイバーの複合体を製造し、この前駆体とカーボンナノファイバーの複合体を加熱して数原子層レベルの厚みを有する平板状のチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンナノファイバーの複合体を生成することを特徴とするチタン酸リチウム結晶構造体とカーボンナノファイバーの複合体の製造方法。
JP2010106052A 2010-05-04 2010-05-04 チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法、その複合体を用いた電極及び電気化学素子 Expired - Fee Related JP5836568B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010106052A JP5836568B2 (ja) 2010-05-04 2010-05-04 チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法、その複合体を用いた電極及び電気化学素子
US13/696,053 US9005814B2 (en) 2010-05-04 2011-05-02 Lithium titanate crystal structure, composite of lithium titanate crystal structure and carbon, method of production thereof, and electrode and electrochemical element employing said composite
PCT/JP2011/002530 WO2011138866A1 (ja) 2010-05-04 2011-05-02 チタン酸リチウム結晶構造体、チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法、その複合体を用いた電極及び電気化学素子
CN201180022176.1A CN102884003B (zh) 2010-05-04 2011-05-02 钛酸锂结晶结构体和碳的复合体及其制造方法
KR1020127031573A KR101793307B1 (ko) 2010-05-04 2011-05-02 티탄산 리튬 결정 구조체와 카본의 복합체, 그의 제조 방법, 그 복합체를 이용한 전극 및 전기 화학 소자
US14/656,867 US9368793B2 (en) 2010-05-04 2015-03-13 Lithium titanate crystal structure, composite of lithium titanate crystal structure and carbon, method of production thereof, and electrode and electrochemical element employing said composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010106052A JP5836568B2 (ja) 2010-05-04 2010-05-04 チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法、その複合体を用いた電極及び電気化学素子

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015059424A Division JP5965015B2 (ja) 2015-03-23 2015-03-23 チタン酸リチウム結晶構造体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011236061A JP2011236061A (ja) 2011-11-24
JP5836568B2 true JP5836568B2 (ja) 2015-12-24

Family

ID=44903721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010106052A Expired - Fee Related JP5836568B2 (ja) 2010-05-04 2010-05-04 チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法、その複合体を用いた電極及び電気化学素子

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9005814B2 (ja)
JP (1) JP5836568B2 (ja)
KR (1) KR101793307B1 (ja)
CN (1) CN102884003B (ja)
WO (1) WO2011138866A1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5664404B2 (ja) * 2011-03-29 2015-02-04 東レ株式会社 金属化合物−導電剤複合体およびそれを用いてなるリチウム二次電池、および金属化合物−導電剤複合体の製造方法
JP5694254B2 (ja) * 2012-08-07 2015-04-01 株式会社東芝 活物質、非水電解質電池および電池パック
DE102012112909A1 (de) * 2012-12-21 2014-07-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mit einem Faraday'schen Speichermaterial beschichtete Partikel mit großer Oberfläche, Hybridelektroden, die diese Partikel enthalten und Verwendung der Hybridelektroden in hochkapazitiven Doppelschichtkondensatoren und schnellen Batterien
JP2015050170A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 日本ケミコン株式会社 電極材料、該電極材料を備えた蓄電デバイス及び電極材料の製造方法
JP5965015B2 (ja) * 2015-03-23 2016-08-03 日本ケミコン株式会社 チタン酸リチウム結晶構造体
US10438751B2 (en) 2015-03-31 2019-10-08 Nippon Chemi-Con Corporation Titanium oxide crystal body and power storage device electrode including titanium oxide crystalline body
CN107428553B (zh) * 2015-03-31 2020-09-29 日本贵弥功株式会社 钛氧化物粒子、钛氧化物粒子的制造方法、蓄电元件用电极、及蓄电元件
JP6834187B2 (ja) * 2016-06-22 2021-02-24 日本ケミコン株式会社 ハイブリッドキャパシタ及びその製造方法
US10297879B2 (en) 2016-06-30 2019-05-21 GM Global Technology Operations LLC Titanium diboride nanotubes for trapping gases in lithium ion batteries
CN108134072B (zh) * 2018-01-30 2022-01-28 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种钛酸锂基复合材料及其制备方法
CN110400924B (zh) * 2019-07-29 2021-07-20 吉林中溢炭素科技有限公司 一种锂离子动力电池负极材料及其制备方法
CN113659127A (zh) * 2021-08-19 2021-11-16 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种碳纳米纤维/钛酸锂复合电极材料及其制备方法和应用
JP7457228B1 (ja) 2023-06-30 2024-03-28 artience株式会社 二次電池電極用複合物の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7291271B2 (en) 2003-12-09 2007-11-06 Separation Design Group, Llc Meso-frequency traveling wave electro-kinetic continuous adsorption system
CA2506104A1 (en) 2005-05-06 2006-11-06 Michel Gauthier Surface modified redox compounds and composite electrode obtain from them
JP2007160151A (ja) 2005-12-09 2007-06-28 K & W Ltd 反応方法及びこの方法で得られた金属酸化物ナノ粒子、またはこの金属酸化物ナノ粒子を担持したカーボン及びこのカーボンを含有する電極、並びにこれを用いた電気化学素子。
JP5180643B2 (ja) * 2007-03-28 2013-04-10 日本ケミコン株式会社 反応方法及びこの方法で得られた金属酸化物ナノ粒子、またはこの金属酸化物ナノ粒子を担持したカーボン及びこのカーボンを含有する電極並びにこの電極を用いた電気化学素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011236061A (ja) 2011-11-24
US9005814B2 (en) 2015-04-14
KR20130064749A (ko) 2013-06-18
US9368793B2 (en) 2016-06-14
US20150255790A1 (en) 2015-09-10
US20130115516A1 (en) 2013-05-09
CN102884003A (zh) 2013-01-16
KR101793307B1 (ko) 2017-11-02
CN102884003B (zh) 2016-02-24
WO2011138866A1 (ja) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5836568B2 (ja) チタン酸リチウム結晶構造体とカーボンの複合体、その製造方法、その複合体を用いた電極及び電気化学素子
JP5858395B2 (ja) 金属化合物ナノ粒子とカーボンの複合体の製造方法
Liu et al. Ultrathin nanoribbons of in situ carbon-coated V3O7· H2O for high-energy and long-life Li-ion batteries: synthesis, electrochemical performance, and charge–discharge behavior
JP4944974B2 (ja) チタン酸リチウムナノ粒子とカーボンの複合体、その製造方法、この複合体からなる電極材料、この電極材料を用いた電極及び電気化学素子
WO2011122046A1 (ja) チタン酸リチウムナノ粒子、チタン酸リチウムナノ粒子とカーボンの複合体、その製造方法、この複合体からなる電極材料、この電極材料を用いた電極、電気化学素子及び電気化学キャパシタ
KR20110123799A (ko) 전극 재료 및 이 전극 재료를 함유하는 전극
Li et al. Electrospun NiCo2O4 nanotubes as anodes for Li-and Na-ion batteries
Rehman et al. Bouquet-like Mn2SnO4 nanocomposite engineered with graphene sheets as an advanced lithium-ion battery anode
Thapa et al. Synthesis of mesoporous birnessite-MnO2 composite as a cathode electrode for lithium battery
Zeng et al. Nano-Sn doped carbon-coated rutile TiO 2 spheres as a high capacity anode for Li-ion battery
JP2014053295A (ja) 金属酸化物ナノ粒子−導電剤複合体およびそれを用いてなるリチウムイオン二次電池及びリチウムイオンキャパシタ、ならびに金属酸化物ナノ粒子−導電剤複合体の製造方法
WO2019093513A1 (ja) リチウムバナジウム酸化物結晶体、電極材料及び蓄電デバイス
Shen et al. Versatile MnO2/CNT Putty‐Like Composites for High‐Rate Lithium‐Ion Batteries
Zha et al. Intimately coupled hybrid of carbon black/nickel cobaltite for supercapacitors with enhanced energy-storage properties and ultra-long cycle life
JP5829796B2 (ja) チタン酸リチウムナノ粒子とカーボンの複合体の製造方法
JP6155316B2 (ja) 金属化合物ナノ粒子とカーボンの複合体、この複合体を有する電極及び電気化学素子
JP5877631B2 (ja) 電気化学キャパシタ
JP5965015B2 (ja) チタン酸リチウム結晶構造体
JP6012057B2 (ja) チタン酸リチウムナノ粒子の製造方法
JP6678012B2 (ja) 電極材料、電極材料の製造方法、電極、および蓄電デバイス
JP2012104288A (ja) 酸化マンガンナノ粒子とカーボンの複合体、その製造方法、この複合体を用いた電極及び電気化学素子
JP2017228437A (ja) リチウムナトリウムチタン酸化物粒子、リチウムナトリウムチタン酸化物粒子を含む蓄電デバイス用電極、及びリチウムナトリウムチタン酸化物粒子の製造方法
Naoi et al. New supercapacitors of hybrid configurations
Bian et al. Constructing Sn0. 1-Li4ti5o12/C for Li-Ion Batteries and Mg-Li Hybrid-Ion Batteries

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140819

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151020

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151104

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5836568

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees