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公開番号2024105032
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-06
出願番号2023009549
出願日2023-01-25
発明の名称水系電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 10/36 20100101AFI20240730BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】水系電池の負極活物質として機能し得る新規の無機化合物及びそれを用いた水系電池を開示する。
【解決手段】本開示の水系電池は、正極、水系電解液及び負極を有し、前記水系電解液が、水と、アルカリ金属イオンとを含み、前記負極が、負極活物質としての無機複合酸化物を含み、前記無機複合酸化物が、Ti₂Nb₁₀O₂₉で示される化学組成を有するものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水系電池であって、正極、水系電解液及び負極を有し、
前記水系電解液が、水と、アルカリ金属イオンとを含み、
前記負極が、負極活物質としての無機複合酸化物を含み、
前記無機複合酸化物が、Ｔｉ
２
Ｎｂ
１０
Ｏ
２９
で示される化学組成を有する、
水系電池。
続きを表示（約 330 文字）【請求項２】
前記水系電解液が、水と、カリウムイオンとを含む、
請求項１に記載の水系電池。
【請求項３】
前記水系電解液が、水と、前記水に溶解したピロリン酸カリウムとを含む、
請求項１に記載の水系電池。
【請求項４】
前記水系電解液が、水と、カリウムイオンとを含み、
前記カリウムイオンに対する前記水のモル比（Ｈ
２
Ｏ／Ｋ）が、３．５以下であり、
前記水系電解液が、前記水に溶解したピロリン酸カリウムを含む、
請求項３に記載の水系電池。
【請求項５】
前記水系電解液のｐＨが、３以上１３以下である、
請求項１～４のいずれか１項に記載の水系電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は水系電解液を有する水系電池を開示する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属イオンをキャリアイオンとする各種の水系電池が知られている。水系電池は、水系電解液を有する（例えば、特許文献１や非特許文献１）。水系電池の活物質としては、プルシアンブルーやペリレンといった有機化合物が知られている。例えば、水系カリウムイオン電池の負極活物質としてペリレン誘導体が検討されているものの、実用性に乏しいのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－２２０２９４号公報
【非特許文献】
【０００４】
Nature Energy, (2019), 4, 495-503
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機化合物からなる活物質は、格子内の空間が大きく、エネルギー密度等の観点から不利である。この点、各種の水系電池に使用可能な新たな活物質であって、無機化合物からなるものが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は上記課題を解決するための手段として、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
水系電池であって、正極、水系電解液及び負極を有し、
前記水系電解液が、水と、アルカリ金属イオンとを含み、
前記負極が、負極活物質としての無機複合酸化物を含み、
前記無機複合酸化物が、Ｔｉ
２
Ｎｂ
１０
Ｏ
２９
で示される化学組成を有する、
水系電池。
＜態様２＞
前記水系電解液が、水と、カリウムイオンとを含む、
態様１の水系電池。
＜態様３＞
前記水系電解液が、水と、前記水に溶解したピロリン酸カリウムとを含む、
態様１又は２の水系電池。
＜態様４＞
前記水系電解液が、水と、カリウムイオンとを含み、
前記カリウムイオンに対する前記水のモル比（Ｈ
２
Ｏ／Ｋ）が、３．５以下であり、
前記水系電解液が、前記水に溶解したピロリン酸カリウムを含む、
態様１～３のいずれかの水系電池。
＜態様５＞
前記水系電解液のｐＨが、３以上１３以下である、
態様１～４のいずれかの水系電池。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の無機複合酸化物は、水系電池における負極活物質として使用可能である。水系電池の負極活物質として本開示の無機複合酸化物が採用された場合は、有機化合物が採用された場合と比較して、当該水系電池のエネルギー密度が向上し易い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
水系電池の構成の一例を概略的に示している。
実施例に係る無機複合酸化物のＸ線回折パターンを示している。
実施例に係るセルの充放電曲線を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に例示されるように、一実施形態に係る水系電池１００は、正極１０、水系電解液２０及び負極３０を有する。前記水系電解液２０は、水と、アルカリ金属イオンとを含む。前記負極３０は、負極活物質としての無機複合酸化物を含む。前記無機複合酸化物は、Ｔｉ
２
Ｎｂ
１０
Ｏ
２９
で示される化学組成を有する。
【００１０】
１．正極
正極１０は、水系電池の正極として公知のものをいずれも採用可能である。図１に示されるように、正極１０は、正極活物質層１１と正極集電体１２とを備え得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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