[发明专利]过渡金属磷酸盐及钠二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种过渡金属磷酸盐，具体来说，涉及一种作为钠二次电池中的正极活性物质使用的过渡金属磷酸盐。

背景技术

属于非水电解质二次电池的锂二次电池已经作为携带电话或笔记本个人电脑等的小型电源得到实用化。作为电动汽车用途或分散型电力储存用途等的大型电源，二次电池的需求正在进一步增大。

锂二次电池中所用的锂由于在资源上并不丰富，因此令人担心在将来锂资源将会枯竭。另一方面，与锂同样分类为碱金属元素的钠与锂相比在资源上丰富，在价格上比锂便宜1个数量级。如果可以取代锂二次电池而使用钠二次电池，则可以不用担心资源枯渇地大量地生产车载用二次电池或分散型电力储存用二次电池等大型二次电池。

作为钠二次电池的正极中所用的正极活性物质，已知有具有高结晶性、并可以用钠离子掺杂及去掺杂的物质。专利文献1、2公开过以通式Na_xM_yPO₄(M为过渡金属)表示、并且具有高结晶性的过渡金属磷酸盐，该过渡金属磷酸盐可以通过在550℃以上的高温下将原料热处理来获得。

专利文献1：日本特表2004-533706号公报

专利文献2：日本特开2008-260666号公报

发明内容

将上述的以往技术中的过渡金属磷酸盐作为正极活性物质使用而制造的钠二次电池从放电容量及速率特性的观点考虑并不合适。本发明的目的在于，提供与以往相比进一步提高了放电容量及速率特性的钠二次电池、以及适于作为其正极活性物质的过渡金属磷酸盐。本发明人发现，将结晶性低的过渡金属磷酸盐作为正极活性物质使用而制造的钠二次电池可以提高放电容量及速率特性双方。

本发明提供如下的技术方案。

<1>一种含有Na、P及M(这里，M表示选自过渡金属元素中的1种以上的元素。)的过渡金属磷酸盐，是利用以下的粉末X射线衍射测定确定的I/I₀的值为0.6以下的过渡金属磷酸盐。

(粉末X射线衍射测定)

是如下的方法，即，通过向以使过渡金属磷酸盐∶硅的重量比为8∶1的方式含有过渡金属磷酸盐和硅的混合物照射CuKα射线而得到X射线衍射谱图，将该X射线衍射谱图中的过渡金属磷酸盐的最大峰的强度设为I，将硅的最大峰的强度设为I₀，用I₀除I，来确定I/I₀的值。

<2>根据<1>所述的过渡金属磷酸盐，其中，所述X射线衍射谱图中的过渡金属磷酸盐的最大峰的半值宽度为0.3°以上且为1.5°以下。

<3>根据<1>或<2>所述的过渡金属磷酸盐，其以下式(1)表示：

Na_xM_yPO₄                (1)

这里，x超过0且为1.5以下，y为0.8以上且为1.2以下，M表示选自过渡金属元素中的1种以上的元素。

<4>根据<1>～<3>中任一项所述的过渡金属磷酸盐，其具有斜方晶系晶体结构。

<5>根据<4>所述的过渡金属磷酸盐，其中，斜方晶系晶体结构的空间群是Pnma空间群，所述X射线衍射谱图中的过渡金属磷酸盐的最大峰归属于Pnma空间群的(121)面。

<6>根据<1>～<5>中任一项所述的过渡金属磷酸盐，其BET比表面积为40m²/g以上且为80m²/g以下。

<7>根据<1>～<6>中任一项所述的过渡金属磷酸盐，其中，所述M含有Fe或Mn或者Fe、Mn双方。

<8>一种电极，其具有<1>～<7>中任一项所述的过渡金属磷酸盐。

<9>一种钠二次电池，其作为正极具有<8>所述的电极。

附图说明

图1表示本发明的X射线衍射谱图的一例。

具体实施方式

<过渡金属磷酸盐>

本发明的过渡金属磷酸盐是含有Na、P及M(这里，M表示选自过渡金属元素中的1种以上的元素。)的过渡金属磷酸盐，利用以下的粉末X射线衍射测定确定的I/I₀的值为0.6以下。