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公開番号2025079913
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-23
出願番号2023192793
出願日2023-11-13
発明の名称マグネシウム二次電池およびマグネシウム二次電池の製造方法
出願人古河電池株式会社
代理人
主分類H01M 10/054 20100101AFI20250516BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】過電圧を低減しつつ、内部短絡の発生を抑制することができるマグネシウム二次電池およびマグネシウム二次電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係るマグネシウム二次電池は、正極と、マグネシウム金属材料からなるマグネシウム層を有する負極と、セパレータと、電解液と、を備え、負極のCuKα線を使用した粉末X線回折測定において、2θ=35°±5°の範囲内の(002)面を示す回折ピークと、2θ=57°±5°の範囲内の(110)面を示す回折ピークより、(002)/(110)で示されるピーク強度比が7以上12以下であり、前記セパレータは、セパレータの空孔率W(%)が40≦W≦50、膜厚X(μm)が20≦X≦40である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
正極と、
マグネシウム合金または純マグネシウムからなるマグネシウム層を有する負極と、
セパレータと、
電解液と、
を備え、
前記負極のＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定において、２θ＝３５°±５°の範囲内の（００２）面を示す回折ピークと、２θ＝５７°±５°の範囲内の（１１０）面を示す回折ピークより、（００２）／（１１０）で示されるピーク強度比が７以上１２以下であり、前記セパレータは、セパレータの空孔率Ｗ（％）が４０≦Ｗ≦５０、膜厚Ｘ（μｍ）が２０≦Ｘ≦４０である、
ことを特徴とするマグネシウム二次電池。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記マグネシウム合金は、アルミニウムと亜鉛を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム二次電池。
【請求項３】
充電で開始する電池である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム二次電池。
【請求項４】
正極と、マグネシウム合金からなるマグネシウム層を有する負極と、セパレータと、電解液と、を備えるマグネシウム二次電池の製造方法であって、
５ｍＡ／ｃｍ
２
以上で充放電を行う活性化工程、
を含むことを特徴とするマグネシウム二次電池の製造方法。
【請求項５】
充電と放電を各１時間以上行う一つの充放電のサイクルを１０サイクル以上行うことを特徴とする請求項４に記載のマグネシウム二次電池の製造方法。
【請求項６】
充電時のＳＯＣ上限を１０％以上５０％以下で行う一つの充放電のサイクルを含むことを特徴とする請求項４に記載のマグネシウム二次電池の製造方法。
【請求項７】
３重量％以上の他の金属を含むマグネシウム合金からなるマグネシウム層を有する負極を用いることを特徴とする請求項４に記載のマグネシウム二次電池の製造方法。
【請求項８】
マグネシウム元素を含む物質を正極に用いることを特徴とする請求項４に記載のマグネシウム二次電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム二次電池およびマグネシウム二次電池の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題が深刻な問題となっている。そこで、環境負荷の観点から自然エネルギー発電が望まれている。しかし、自然エネルギーはエネルギーの供給が不安定であり、一度生成された電気エネルギーは貯蔵する必要がある。そこで、そのような大きな電気エネルギーを貯蔵できるように蓄電デバイスの高容量化が求められている。
【０００３】
現在、蓄電デバイスとして、リチウムイオン二次電池や、マグネシウム二次電池が知られている。中でも、マグネシウム二次電池は、キャリアが二価のマグネシウムイオンであるため、高エネルギー密度が見込める電池として注目を集めている（例えば、特許文献１を参照）。また、マグネシウム金属は、リチウム金属と比較して、空気中で安定であり、体積当たりの理論容量が約１．５倍あるため、マグネシウム金属を負極に用いた金属二次電池として実用化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２０／０１３３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、マグネシウム二次電池の実用化には多くの困難があり、過電圧が大きいこともまた実用化へのハードルの一つであった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、過電圧を低減したマグネシウム二次電池およびマグネシウム二次電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明にかかるマグネシウム二次電池は、正極と、マグネシウム合金または純マグネシウムからなるマグネシウム層を有する負極と、セパレータと、電解液と、を備え、前記負極のＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定において、２θ＝３５°±５°の範囲内の（００２）面を示す回折ピークと、２θ＝５７°±５°の範囲内の（１１０）面を示す回折ピークより、（００２）／（１１０）で示されるピーク強度比Ｙが７以上１２以下であり、前記セパレータは、セパレータの空孔率Ｗ（％）が４０≦Ｗ≦５０、膜厚Ｘ（μｍ）が２０≦Ｘ≦４０であることを特徴とする。なお、ピーク強度比は、「回折ピ―ク強度比」と表記することもある。
【０００８】
上記マグネシウム二次電池を用いると、過電圧の低減が可能なマグネシウム二次電池を提供することが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係るマグネシウム二次電池は、第一の観点に加えて、第二の観点として、前記マグネシウム合金は、アルミニウムと亜鉛を含む、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るマグネシウム二次電池は、第一または第二の観点に加えて、第三の観点として、充電で開始する電池である、ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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