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公開番号2025140773
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040346
出願日2024-03-14
発明の名称マグネシウムイオン二次電池用正極およびマグネシウムイオン二次電池
出願人古河電池株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H01M 4/58 20100101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高容量化しつつ、内部短絡の発生を抑制することができるマグネシウムイオン二次電池用正極およびマグネシウムイオン二次電池を提供すること。
【解決手段】本発明に係るマグネシウムイオン二次電池用正極は、正極活物質として二硫化物(MeS₂:Meは金属)を含むマグネシウムイオン二次電池用正極であって、二硫化物の平均一次粒子径Xは、0.3μm≦X≦1.0μmである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質として二硫化物（ＭｅＳ
２
：Ｍｅは金属）を含むマグネシウムイオン二次電池用正極であって、
前記二硫化物の平均一次粒子径Ｘは、０．３μｍ≦Ｘ≦１．０μｍである、
ことを特徴とするマグネシウムイオン二次電池用正極。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
前記Ｍｅは、遷移金属である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネシウムイオン二次電池用正極。
【請求項３】
正極と、
マグネシウム金属材料を含む負極と、
セパレータと、
非水電解液と、
を備え、
前記正極は、
正極活物質として二硫化物（ＭｅＳ
２
：Ｍｅは金属）を含み、
前記二硫化物の平均一次粒子径Ｘは、０．３μｍ≦Ｘ≦１．０μｍである、
ことを特徴とするマグネシウムイオン二次電池。
【請求項４】
前記非水電解液には、添加剤として水素化ホウ素リチウム（ＬｉＢＨ
４
）が添加されている、
ことを特徴とする請求項３に記載のマグネシウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウムイオン二次電池用正極およびマグネシウムイオン二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,500 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、マグネシウムイオン二次電池が知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。なかでも、マグネシウムイオン二次電池は、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。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。
【０００４】
また、リチウム金属を用いた金属二次電池では電析したリチウム金属がデンドライド状に析出することで内部短絡を引き起こしてしまう課題がある。一方で、マグネシウム金属を負極に用いた金属二次電池は、電析するマグネシウム金属が球状であるため内部短絡を引き起こす可能性が低く、安全性ないしサイクル特性の面からも他の金属二次電池と比較して、優位であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０２０／０１３３２８号
特許第６９８９２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マグネシウムイオン二次電池用の正極活物質として、二硫化物（ＭｅＳ
２
：Ｍｅは金属）が用いられる。二硫化物を正極活物質に用いることで、コンバージョン反応を利用かつ、含有金属の４価カチオンのレドックス寄与による高容量化が期待できる。しかしながら、二硫化物の粒子径が大きい場合、比表面積が減少するためマグネシウムイオンの移動が阻害されて分極が大きくなり電池容量が得られない。一方で、二硫化物の粒子径が小さい場合、比表面積が増加して電解液の分解が進行することで、充電時、マグネシウム金属負極において、一部電流集中する箇所が発生し、電析するマグネシウムが偏析してしまい内部短絡を引き起こしてしまう。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高容量化しつつ、内部短絡の発生を抑制することができるマグネシウムイオン二次電池用正極およびマグネシウムイオン二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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イオン二次電池用正極は、第一の観点として、正極活物質として二硫化物（ＭｅＳ
２
：Ｍｅは金属）を含むマグネシウムイオン二次電池用正極であって、前記二硫化物の平均一次粒子径Ｘは、０．３μｍ≦Ｘ≦１．０μｍである、ことを特徴とする。
【０００９】
上記マグネシウムイオン二次電池用の正極として用いると、正極活物質が最適な粒子径であるため分極が抑制されることで高容量化が可能であり、充電時に電析するマグネシウムが偏析することなく内部短絡の抑制が可能である。
【００１０】
また、本発明に係るマグネシウムイオン二次電池用正極は、第一の観点に加えて、第二の観点として、前記Ｍｅは、遷移金属である、ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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