[发明专利]二次电池用正极活性物质及使用该正极活性物质的镁二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池用正极活性物质及使用该正极活性物质的镁二次电池。 

背景技术

伴随个人电脑、摄像机、手机等的小型化，在信息相关设备、通信设备的领域中，作为用于这些设备的电源，锂二次电池已实用化并广泛普及。该锂二次电池通常由在正极活性物质中使用LiCoO₂等锂过渡金属氧化物的正极、在负极活性物质中使用金属锂、碳材料等的负极和将锂盐作为支持电解质并将其溶解到有机溶剂中而成的电解液构成。充电时从正极脱离的锂嵌入于负极，相反，放电时从负极脱离的锂嵌入于正极。即，为以锂为载流子的摇椅型二次电池。 

对该锂二次电池而言，用作负极活性物质的金属锂或者碳材料与锂的反应电位低，另外，在电解液中利用非水系的电解液，因此，具有工作电压高且为高能量密度的优点，作为小型便携设备用电源，其用途正迅速扩大。 

但是，成为锂二次电池的载流子的锂极具活性，有在例如空气中与水分进行反应而燃烧这样的危险性。该问题造成在锂二次电池的制造工序中需要充分考虑没有水分的干燥的环境等，导致制造成本增加。另外，在锂二次电池中，在负极中使用锂金属的情况下，由于有时伴随充放电反应析出树枝状结晶(针状结晶)，树枝状结晶贯通隔板而引起短路，溶剂等燃烧。因此，期待变更了成为载流子的物质的新型摇椅型二次电池。 

另外，有锂的探明储量少至1100万吨左右且集中性高的问题。因 此，将来，为了使二次电池在大容量电源用途中普及，前提在于考虑电池中所使用的材料的资源量，能够确保大量普及所需要的电池材料。进而，一般认为优先选择原料供给量较稳定且价格变动的可能性低的材料。 

因此，资源量丰富的镁备受关注，在国内外正逐步进行将其用作二次电池的材料的蓄电池、即，镁二次电池的开发。镁比锂廉价，价格为锂的约2/3，但具有高电容密度(2.21Ah/kg)。通过使镁二次电池的性能接近锂离子电池，可以削减单位容量的电池成本。 

关于具有上述优点的镁二次电池，进行了各种正极材料的探讨。成为镁二次电池的载流子的镁为2价，因此，与1价的锂相比，静电引力及斥力大。因此，与锂相比，有扩散速度慢、易被捕集到正极活性物质中等问题。因此，为了作为正极材料进行应用，需要解决这些问题。 

在专利文献1中，作为镁二次电池用正极材料，进行了对MgMn₂O₄的探讨。在专利文献2中，作为镁二次电池用正极材料，进行了对组成式Mg_xM1_1-yM2_yO₂·nH₂O所示且结晶结构具有层状结构的镁复合氧化物的探讨。在专利文献3中，作为镁二次电池用正极材料，进行了对通式MO所示的氧化物或MS所示的硫化物的探讨。在专利文献4中，作为镁二次电池用正极材料，进行了对具有金红石结构的氧化物、主要是TiO₂的探讨。在专利文献5中，作为镁二次电池用正极材料，进行了对包含氧化值为6的Mo的氧化物正极材料的探讨。在专利文献6中，作为镁二次电池用正极材料，进行了对将高锰酸盐和盐酸反应而产生的沉淀物进行加热处理而得到的锰氧化物的探讨。在专利文献7中，进行了对卤素化合物系正极材料，主要是氯化合物正极材料的探讨。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2001-76721号公报、 

专利文献2：日本特开2002-255555号公报 

专利文献3：日本特开2005-228589号公报 

专利文献4：日本特表2006-505109号公报 

专利文献5：日本特开2007-280627号公报 

专利文献6：日本特开2009-64731号公报 

专利文献7：日本特开2007-157416号公报 

发明内容

发明要解决的课题 

木发明的目的在于提供：充放电循环保持率高且高容量的镁二次电池用正极活性物质及使用该正极活性物质的镁二次电池。 

用于解决课题的手段 

本发明的二次电池用正极活性物质为包含晶相和非晶相的二次电池用正极活性物质，其特征在于，所述晶相为含有钒的氧化物，嵌入或脱嵌镁(也可称为：吸留或放出镁)。 

发明的效果 

根据本发明，可以提供具有高循环保持率，同时增加电池容量的镁二次电池用正极活性物质。另外，通过使用该正极活性物质，可以得到高能量密度的镁二次电池。