溶融イオウを溶媒とした二次電池

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680498
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 修彰 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (70154078)
• キーワード: イオウ / 複硫化物 / 電気伝導度 / 金属添加 / 溶融塩 / 結晶構造 / 電池

研究概要

本研究は、β-アルミナのような隔壁を使わず,金属硫化物へのアルカリ金属イオンのインターカレーション反応を利用して、複硫化物を正極、炭素を負極とし、爆発の危険がなく本質的に安全な溶融イオウ二次電池を開発することを目的とした。まず、申請者らが開発した溶融イオウ中での低温合成法(450℃以下)によってBaTiS_3やNdCuS_2などの複硫化物を合成し、温度や添加物の効果などの合成条件や、結晶構造、組成について明らかにするとともに、溶融イオウ中におけるこれら複硫化物やカーボン電極材の安定性についても調べた。また、溶融イオウ中にてアルカリ金属を存在させ、複硫化物中へのインターカレーションについて調べた。さらに、溶融イオウは150-300℃で抵抗が非常に高いので、溶融イオウに10mol%以下のアルカリ金属や塩化物、アジ化化合物を加え、融点付近から、250℃付近までの電気伝導率を2極端子型絶縁抵抗計を用いて測定した。アルカリ金属の濃度が増加するともに、電気伝導率は高くなったが、特にアルカリ金属を添加した場合に、効果的であった。また、溶融イオウに超音波を当てると、比抵抗は激減し、実用的な範囲にまで電気伝導率をたかめられることが分かった。顕著な効果がみられた。取得したデータを組み合わせて電極材料に最適な電解質組成や温度などについて検討し、溶融イオウを用いる二次電池について評価した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Wang, N.Sato, K.Yamada, T.Fujino: "Synthesis of PbTiS_3 in Sulfur Melt"資源と素材. 116. 211-216 (2000)
• [文献書誌] Y.Wang, N.Sato, K.Yamada, T.Fujino: "Effect of Halide Addition on the Syntheses of PbTiS_3 and Ba_xTiS_y in Sulfur Melt"資源と素材. 116. 703-710 (2000)
• [文献書誌] Y.Wang, N.Sato, K.Yamada, T.Fujino: "Synthesis of BaZrS_3 in the Presence of Excess Sulfur"J. Alloys Compd.. 311. 214-223 (2000)
• [文献書誌] N.Sato, Y.Wang, K.Yamada, T.Fujino: "Synthesis of Transition Metal Mixed Sulfides MTS_3 (M=Ba, Pb, T=Ti, Zr)Using Sulfur Melt"Proc. 2nd Int. Conf. Process. Mater. Properties, San Francisco. 199-204 (2000)
• [文献書誌] Y.Wang, N.Sato, T.fujino: "Synthesis of BaZrS_3 by Short Time Reaction at Lower Temperatures"J. Alloys Compd.. 372. 104-112 (2001)
• [文献書誌] Y.Wang, N.Sato, T.fujino: "Synthesis and the Crystal Structure of NdCuS_2"Mat. Res. Bull.. 36. 1029-1038 (2001)