(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バナジウムリン酸錯体を含む負極活物質を有し、前記活物質中のバナジウムが酸化・還元反応すると共に、前記活物質中のリン酸が酸化・還元反応によりリン酸＝亜リン酸＝次亜リン酸と変化することで起電力を得る負極と、
鉄、コバルト、セリウム、マンガンからなる群より選ばれ、酸化・還元反応により酸化数が増減する金属の、リン酸錯体、硫酸塩または硝酸塩を含む正極活物質を有する正極と、
を備えることを特徴とする金属リン酸錯体二次電池。
【請求項２】
インジウムリン酸錯体を含む負極活物質を有し、前記活物質中のインジウムが酸化・還元反応すると共に、前記活物質中のリン酸が酸化・還元反応によりリン酸＝亜リン酸＝次亜リン酸と変化することで起電力を得る負極と、
セリウム、バナジウムからなる群より選ばれ、酸化・還元反応により酸化数が増減する金属の、リン酸錯体を含む正極活物質を有する正極と、
を備えることを特徴とする金属リン酸錯体二次電池。
【請求項３】
正極と負極とを隔てるセパレーターとして、合成樹脂からなる多孔質シートを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属リン酸錯体二次電池。
【請求項４】
過塩素酸ナトリウムまたは硫酸ナトリウムを電解質とする電解液を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の金属リン酸錯体二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属リン酸錯体を用いた二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池として、リチウム電池が広く用いられているところ、リチウム電池はエネルギー密度が高く、優れた性能を有しているが、発火事故が頻発する等の危険性を有している。そこで、ナトリウムイオン電池やバナジウム硫酸塩電池といった発火等の危険性の無い、安全な二次電池の実用化に向けた研究・開発が行われている。
【０００３】
かかる観点による電池として、金属とリン酸を活物質の成分として含む構成の電池が知られている。具体的には、主成分の金属として、安全性の観点の他、リチウムの供給不足にも対応できるものとしてナトリウムを用いたナトリウムイオン電池が挙げられるところ、ナトリウムイオン電池はリチウム電池と比較すると未だ十分な性能を備えていないため、性能向上を図るべく、リン酸を成分として含む構成のナトリウムイオン二次電池の活物質の研究が行われている。
【０００４】
特許文献１には、活物質としてナトリウムと遷移金属リン酸塩を正極の活物質として用いるナトリウムイオン二次電池が開示されている。また、特許文献２には、フッ素含有リン酸マンガン化合物を正極活物質として用いるナトリウムイオン電池が開示されている。      さらにまた、特許文献３には、ナトリウムと金属、フッ素を含むリン酸化合物を正極の活物質とし、ナトリウムと金属、リン酸化合物を負極の活物質とするナトリウムイオン二次電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９８８８１号公報
【特許文献２】特開２０１３−８９３７９号公報
【特許文献３】特開２０１３−８９３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の発明では、結晶性の低い製造の容易な活物質を用いて放電容量とレート特性を向上させるために遷移金属リン酸を用いる。また、特許文献２に記載の発明では、正極活物質として用いるフッ素含有リン酸マンガン化合物の結晶構造を維持することによりナトリウムイオン二次電池の性能向上を図ることを課題とする。さらにまた、特許文献３記載の発明では、正極および負極の活物質の組み合わせによりナトリウムイオンの移動の効率化によるナトリウムイオン二次電池の高放電容量の確保及び安定した充放電動作を実現することをその課題とし、活物質にリン酸を用いる。
【０００７】
上記特許文献１〜３記載の発明では、ナトリウムイオン電池として当然のことであるが、特に正極の活物質はナトリウムの供給源としての役割を担うため、必ずナトリウムを含んだ活物質でなければならないという制約を有する。すなわち、活物質として、必須の成分であるナトリウムに加え、他の金属とさらにリン酸とを成分として用いた構成とするものであることから、リン酸と組み合わせる活物質の組成の選択の自由度が低くならざるをえない。また、上記特許文献１〜３記載の発明では、リチウムイオン電池と比較した場合の電池性能について、ナトリウムイオン電池ならではの課題を設定し、これを解決しようとするものである。
【０００８】
そして、一般に、二次電池における起電力は、正極および負極に用いられる活物質の金属イオンの酸化・還元反応による電位差にのみ依存する。上記特許文献１〜３記載の発明において、活物質を構成する分子中のリン酸の働きについて言及がない。
【０００９】
本発明者らは、負極の活物質に用いる金属リン酸錯体を構成するリン酸の挙動に着目し鋭意研究を進めた結果、負極におけるリン酸が二次電池の性能に貢献する働きを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明の目的は、負極活物質にバナジウムリン酸錯体またはインジウムリン酸錯体用い、正極に所定の金属のリン酸錯体、硫酸塩または硝酸塩を用いることで、高度な安全性を確保しつつ、起電力を向上させ、重量エネルギー密度の高い二次電池を提供することにある。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る金属リン酸錯体二次電池は、バナジウムリン酸錯体を含む負極活物質を有し、前記活物質中のバナジウムが酸化・還元反応すると共に、前記活物質中のリン酸が酸化・還元反応によりリン酸＝亜リン酸＝次亜リン酸と変化することで起電力を得る負極と、鉄、コバルト、セリウム、マンガンからなる群より選ばれ、酸化・還元反応により酸化数が増減する金属の、リン酸錯体、硫酸塩または硝酸塩を含む正極活物質を有する正極と、を備える。
【００１２】
これにより、負極の活物質として使用されるバナジウムリン酸錯体中のリン酸が、充電中にリン酸は還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化し、放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。このとき、リン酸＝亜リン酸＝次亜リン酸の酸化・還元反応の前後で電位差が生ずることになる。この電位差が、活物質中のバナジウムの酸化・還元反応による電位差に加わることになり、この負極活物質を負極に用いた二次電池において全体としての起電力が増大する。また、正極における正極の活物質として、鉄、コバルト、セリウム、またはマンガンのリン酸錯体、硫酸塩または硝酸塩を用いることで、これらの酸化・還元反応の前後の電位差も二次電池全体としての起電力の増大に貢献する。
【００１３】
別の好ましい態様によれば、前記負極活物質をインジウムリン酸錯体とし、正極活物質としてセリウムまたはバナジウムのリン酸錯体とすることができる。
【００１４】
これにより、負極の活物質として使用されるインジウムリン酸錯体中のリン酸が、充電中にリン酸は還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化し、放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。このとき、リン酸＝亜リン酸＝次亜リン酸の酸化・還元反応の前後で電位差が生ずることになる。この電位差が、活物質中のインジウムの酸化・還元反応による電位差に加わることになり、この負極活物質を負極に用いた二次電池において全体としての起電力が増大する。また、正極における正極の活物質として、セリウム、またはバナジウムのリン酸錯体を用いることで、これらの酸化・還元反応の前後の電位差も二次電池全体としての起電力の増大に貢献する。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る金属リン酸錯体二次電池は、正極と負極とを隔てるセパレーターとして、合成樹脂からなる多孔質シートを用いることを特徴とする。
【００１６】
正極・負極の活物質としてリン酸錯体を用いた場合、これらは水に不溶であるところ、電解液に飽和過塩素酸ナトリウム水溶液を用いると、活物質は溶解しないため、電解液は両極において共通のものとすることができる。そうすると、セパレーターは基本的には両極の接触を防ぐ絶縁性能と水の透過性能を備えるだけで良く、かかるセパレーターとしては、例えば、合成樹脂からなる多孔質シートを用いることができる。なお、合成樹脂は、単体および複合体のいずれでもよい。これにより、二次電池製造の低コスト化を図ることができる。
【００１７】
本発明によれば、負極活物質にバナジウムリン酸錯体またはインジウムリン酸錯体を用い、正極に所定の金属のリン酸錯体、硫酸塩または硝酸塩を用いることで、高度な安全性を確保しつつ、起電力を向上させ、重量エネルギー密度の高い二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】バナジウムリン酸錯体固体電池の放電曲線を示す図である。
【図２】リン酸ナトリウムのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図である。
【図３】充電前のバナジウム(III)リン酸錯体のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図である。
【図４】亜リン酸ナトリウムのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図である。
【図５】次亜リン酸ナトリウムのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図である。
【図６】充電後のバナジウム(II)リン酸錯体のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す図である。
【図７】鉄(II)フェナントロリン錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池の放電曲線を示す図である。
【図８】コバルト(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池の放電曲線を示す図である。
【図９】セリウム(III)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池の放電曲線を示す図である。
【図１０】マンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池の放電曲線を示す図である。
【図１１】セリウム(III)リン酸錯体―インジウム(III)リン酸錯体電池の放電曲線を示す図である。
【図１２】バナジウム(IV)リン酸錯体―インジウム(III)リン酸錯体電池の放電曲線を示す図である。
【図１３】鉄(II)硫酸塩―バナジウム(III)リン酸錯体電池の放電曲線を示す図である。
【図１４】セリウム(III)硝酸塩―バナジウム(III)リン酸錯体電池の放電曲線を示す図である。
【図１５】セリウム(III)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池（セパレーターとしてポリフェニレンサルファイドからなる湿式不織布を使用）の放電曲線を示す図である。
【図１６】マンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池（セパレーターとしてポリフェニレンサルファイドからなる湿式不織布を使用）の放電曲線を示す図である。
【図１７】マンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池（セパレーターとしてポリフェニレンサルファイドからなる湿式不織布を使用；電解質として硫酸ナトリウム（Na2SO4）を使用）の放電曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００２０】
一般に、二次電池の起電力は、正極・負極に用いられる活物質の酸化・還元反応によって生じる電位差による。ここで、二次電池の活物質に用いられる錯体において、活物質が安定な錯体として存在するために必要な物質として硫酸等の金属に対する対イオンが組み合わされる。このとき、金属と結合する官能基は、原子価が１価の場合は原理的に酸化・還元反応が起こらず、原子価が２価以上の場合には、活物質に用いられる錯体の安定性が損なわれたり、有害な物質が生成されたりすることから、対イオンとしての物質に二次電池全体の起電力に貢献しうる電位差が生ずるとは考えられていなかった。
【００２１】
（配位子による補助効果について）
本発明者らは、鋭意研究の結果、対イオンの配位子としてリン酸を用いた場合、リン酸中のリンが酸化・還元反応し、二次電池の起電力に貢献する働きをすることを見出した。これは、他の物質、例えば、硫酸を用いた場合、硫酸自体には酸化・還元反応が起こらないことから、硫酸自体は二次電池の起電力には貢献せず、この働きはリン酸に特有のものといえる。
【００２２】
バナジウム(IV)／(III)リン酸錯体固体二次電池の一例として、電解液の溶媒に水を用いたバナジウム(IV)／(III)リン酸錯体固体二次電池の放電曲線を図１に示す。図１から、電位が長時間２Vを超える値を維持していることが確認できる。また、重量エネルギー密度は２７０Ｗｈ／ｋｇであった。
【００２３】
ここで、配位子としてのリン酸が、二次電池の起電力に貢献する働きについて説明する。まず、バナジウム二次電池の一般的な起電力について、バナジウム二次電池として一般的なバナジウム硫酸二次電池の場合を次のように表すことができる。
【００２４】
【化１】
0006639801.tif 000002
【００２５】
上の（１）式に示したように正極の酸化還元電位は１．００Ｖ、（２）式に示したように負極の酸化還元電位は０．２６Ｖであることから、バナジウム硫酸二次電池の理論的な起電力は、これらの電位差を合計して少なくとも１．２６Ｖとなる。しかし、バナジウムの濃度や硫酸の濃度がケミカルポテンシャルに影響すると考えられ、一般的にはバナジウム硫酸二次電池の起電力は１．４Ｖとされている（小久見善八  編著  電気化学、２０１０年、オーム社）。ここで、上述の通り、硫酸自体は酸化・還元反応せず、価数の変化が起こらないことから、硫酸自体は二次電池の起電力には貢献しない。
【００２６】
一方、バナジウムリン酸錯体二次電池について、理論的に次の式で表すことができる。
【００２７】
【化２】
0006639801.tif 000003
【００２８】
これによれば、バナジウムリン酸錯体二次電池の起電力は、（３）式に示した酸化還元電位１．００Vと（４）式に示した酸化還元電位０．２６Vとの合計である１．２６Ｖとなる。しかし、実際には、図１との関係で先に述べたようにバナジウムリン酸錯体二次電池は、２Vを超える起電力を有する。この優位性は、上記（３）、（４）式で示したバナジウムによる酸化・還元反応だけでは説明することができない。また、リン酸錯体形成によって、ケミカルポテンシャルが変化することを考慮しても、０．７Ｖ以上の大きな電位差を説明することはできない。そこで、本発明者らは、バナジウムに配位しているリン酸の、酸化・還元反応における関与に着目した。
【００２９】
（ＦＴ−ＩＲ測定）
ここで、負極に活物質としてバナジウムリン酸錯体を用いたバナジウムリン酸二次電池を具体例として用いて考察する。検証は、リン酸におけるＰ−Ｏの伸縮振動に着目し、リン酸ナトリウムおよびバナジウムリン酸錯体のＦＴ−ＩＲ測定を行い、両者を比較することで行った。なお、ＦＴ−ＩＲ測定装置は、ＪＡＳＣＯ社製ＦＴ／ＩＲ６１００を用いた。
【００３０】
図２にリン酸ナトリウムのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。１０１０ｃｍ−1における大きな吸収は、リン酸のＰ−Ｏの伸縮振動に対応する。
【００３１】
ここで用いたバナジウムリン酸錯体二次電池の負極の活物質は、充電前はバナジウムが３価、充電後は還元反応により２価に価数が変化する。図３に、充電前のバナジウム(III)リン酸錯体のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。図２と図３のスペクトルとを比較すると、スペクトルの形が非常によく似ていることが確認できる。なお、バナジウム(III) リン酸錯体ではＰ−Ｏの伸縮振動が１０１０ｃｍ−1から１０６０ｃｍ−1にシフトしている。これにより、バナジウム(III)リン酸錯体が等方的な四面体構造を取ることも確認できる。
【００３２】
図４に、亜リン酸ナトリウムのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。
【００３３】
図５に次亜リン酸ナトリウムのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。亜リン酸ナトリウムと次亜リン酸ナトリウムの両者共、リン酸ナトリウムのスペクトルと異なるところ、特に次亜リン酸ナトリウムのスペクトルは著しく異なることが確認できる。
【００３４】
図６に、バナジウムリン酸錯体二次電池の負極の活物質として用いた、充電後のバナジウム(II)リン酸錯体のＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。図５と図６のスペクトルとを比較すると、わずかにシフトしているピークもあるが、両者の全てのピークがそれぞれに対応していることが確認できる。
【００３５】
以上より、バナジウムリン酸錯体二次電池の負極の活物質としてのバナジウムリン酸錯体において、充電前はリン酸として存在していた配位子が、充電後は次亜リン酸まで還元されていることが確認できる。このとき、リン酸は、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化する。
【００３６】
上述のバナジウムリン酸錯体二次電池の負極の活物質におけるリン酸の酸化・還元反応は、次のように表すことができる。
【００３７】
【化３】
0006639801.tif 000004
【００３８】
上記（５）式からリン酸が亜リン酸に還元され、リンの原子価は、５価から３価に還元されることが分かる。これにより０．２８Ｖの電位差が生じる。さらに、（６）式から、亜リン酸から次亜リン酸に還元され、リンの原子価が３価から１価に還元されていることが分かる。これにより０．５０Ｖの電位差が生じる。すなわち、（５）式と（６）式とにより、リン酸は亜リン酸に還元され、さらに次亜リン酸まで還元されることにより、０．２８Ｖと０．５０Ｖとの合計である０．７８Vの電位差が生じる。充放電の繰り返し試験の結果、反応の可逆性も確認できた。
【００３９】
このように、本発明者らは、配位子であるリン酸中のリンの酸化・還元反応により、電位差を生じ、起電力の増大に貢献する働きを担うことを見出した。この現象を配位子（リン酸）による補助効果と呼ぶこととする。
【００４０】
これを上述のバナジウムリン酸錯体二次電池の例で説明すると、バナジウムリン酸錯体二次電池における負極活物質のバナジウムの酸化・還元反応は（４）式に示す通りであるところ、電位差は０．２６Vとなる。これに上述の配位子による補助効果により、０．７８Vの電位差を加えることができ、負極全体としては０．２６Ｖと０．７８Ｖとの合計である１．０４Vの電位差が生じることとなる。すなわち、バナジウムの酸化還元電位だけでなく、配位子による補助効果が働くことにより、０．７８V分起電力が向上し、二次電池の起電力に対して配位子の補助効果が大きく貢献することが説明できる。
【００４１】
【化４】
0006639801.tif 000005
【００４２】
負極活物質としては、配位子としてリン酸を用いた金属リン酸錯体であれば原理的にはどのようなものでも用いることができる。ただし、二次電池として構成した場合の安全性の確保、負極の酸化還元電位等を考慮し、好ましい具体的としては、例えば、上述のバナジウムリン酸錯体を用いることができ、また、それ以外の金属リン酸化合物として、例えば、インジウムリン酸（Ｉｎ(III)ＰＯ４）錯体を好ましく用いることができ、その他、ニッケルリン酸錯体、銅リン酸錯体等を挙げることができる。負極活物質としてＩｎ(III)ＰＯ４を用いた場合、インジウムの酸化・還元反応は次の（７）式に示す通りであり、電位差は０．４０Vとなるところ、上述の配位子による補助効果により、０．７８Vの電位差を加えることができ、負極全体としては０．４０Ｖと０．７８Ｖとの合計である１．１８Vの電位差が生じることとなる。すなわち、理論上、負極ではインジウムを用いた方が、バナジウムを用いるより大きな起電力が得られる。
【００４３】
【化５】
0006639801.tif 000006
【００４４】
次に、上記負極活物質を用いて二次電池を構成する場合の正極の活物質に用いる金属化合物について説明する。
【００４５】
かかる金属化合物は、酸化・還元反応により金属イオンの酸化数が変化することで酸化・還元反応の前後の電位から電位差が生じ、この電位差と上述の負極全体における電位差を合計して二次電池全体の起電力とすることができる。具体的には、酸化数が変化するものであればよいが、例えば、上述のバナジウムの他、鉄、コバルト、セリウム、マンガン、ニッケル、カドミウム、亜鉛、インジウム等が挙げられる。鉄、コバルト、セリウム、マンガンの酸化・還元反応を（８）〜（１２）式に示す。
【００４６】
【化６】
0006639801.tif 000007
【００４７】
上記式中のｐｈｅｎはフェナントロリンを示す。これらの金属化合物を正極の活物質に用いると、上記電位差が生じる。金属イオンの塩としては、例えば、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩などを用いることができる。
【００４８】
次に、本発明で使用される電解液について説明する。電解液として用いる液体は、難分解性で難燃性電解質を含む導電性液体で、分解しにくく、燃焼もしにくい。また、前記液体は水もしくは水と非水溶媒の混合物として用いることができる。電解液として水（電解質の水溶液）を用いることができる。これは導電性液体に有機溶媒を使用することに比べ、安全性が格段に増加する。水溶液中に水が存在するため、発火の畏れもなく、例え系内に燃えやすい有機物が存在していたとしても、燃える心配はない。特に、リチウムイオン電池では、水を使うことは絶対に有り得ない。
【００４９】
電解液として電解質を溶解させた水溶液を使用できるのが特徴であるが、水と非水溶媒を混合して使用することもできる。また、非水溶媒に難分解性で難燃性電解質を溶解させた電解液を使用することができる。非水溶媒だけの電解液は電解液として水を使用しないので、水を使用できない二次電池の電解液にも使用できる。
【００５０】
非水溶媒として、例えば、 4−Methyl−1,3−dioxolan−2−one （以下、「ＰＣ」と略記する）を挙げることができる。ＰＣは前記電解質を溶解することができ、電解液とすることができる。ＰＣは粘度が高いため、粘度を下げるため炭酸ジエチル（Diethyl carbonate）を混合して用いることもできる。
【００５１】
さらに、ＰＣと水を併用することもできる。前記電解質をＰＣに溶解した後、水を加えて電解液とすることもできるし、前記電解質を水に溶解した後、ＰＣを加えて電解液とすることもできる。水を加えることにより、導電性は大幅に向上する。
【００５２】
電解質は水もしくは非水溶媒、または水と非水溶媒の混合液に溶解して解離し、導電性を示す水溶液となるので、電解液として使用することができるのである。このような電解質として、例えば、過塩素酸ナトリウムを挙げることができる。
【００５３】
水溶液もしくは非水溶媒中の電解質の濃度としては、０．１Ｍ〜５Ｍで、好ましくは１Ｍ〜４Ｍ、より好ましくは２Ｍ〜３Ｍである。さらに好ましくは飽和水溶液を用いることができる。
【００５４】
過塩素酸ナトリウムは水に対する溶解度が非常に高く、優れた電解質であるが、有機物との混合物は爆発の危険性があることも否めない。そこで、かかる危険を回避し得る構成として、電解質として硫酸ナトリウム（Na2SO4）を用いることもできる。
【００５５】
また、正極および負極に電極内部の導電性を確保するために導電性炭素材料を備えることにより、二次電池の内部抵抗を低減させることができ、電池の充放電効率を高めることができ、電池のエネルギー密度を大きくすることができる。
【００５６】
導電性素材は、炭素繊維フェルトを用いることができる。これに代えて、またはこれとともにカーボンナノチューブ、フラーレン、黒鉛粉末、カーボンブラック、アセチレンブラック、炭素繊維フェルト、グラフェンの少なくとも１つか、これらを組み合わせたものと活物質を混合し、加圧成型して固形化したもの、または容器に充填したものも用いることができる。
【００５７】
また、導電性素材に電解液を支持させることでも目的を達することができる。導電性素材に電解質の水溶液または非水溶媒溶液を含ませ、乾燥させることで導電性素材に電解質を支持させる方法を用いることができる。
【００５８】
本発明で使用するセパレーターは、正極と負極とを隔てるとともに、電子の移動は妨げるがプロトン（Ｈ+）を通過させることができる材料を用いる。具体的には、カチオン交換膜を好ましく用いることができる
【００５９】
また、両極活物質としてリン酸錯体を用いた場合、これらは水に不溶である。電解液に飽和過塩素酸ナトリウム水溶液を用いると、活物質は溶解しないため、電解液は両極において共通（例えば、飽和過塩素酸ナトリウム水溶液）となる。負極と正極の電解液が共通であるとういことは極めて珍しく、既存の電池では鉛蓄電池だけである。負極と正極の電解液が共通であることにより、電池内部の機能構造を簡略化することができる。セパレーターとしてカチオン交換膜を使用する理由は、水素イオンとナトリウムを透過し、他の金属イオンを遮断することにあるが、電解液が共通であれば、セパレーターとしてカチオン交換膜である必要はない。すなわち、セパレーターは両極の接触を防ぐ絶縁性能と水の透過性能を備えるだけで良い。この点も、鉛蓄電池と共通する。かかるセパレーターとしては、例えば、合成樹脂からなる多孔質シートを用いることができる。なお、合成樹脂は、単体および複合体のいずれでもよい。合成樹脂からなる多孔質シートとしては、例えば、ポリフェニレンサルファイドからなる湿式不織布を挙げることができる。ポリフェニレンサルファイドからなる湿式不織布は、水を透過し、耐薬品、耐熱に優れ、難燃性で電気特性も安定しており、高分子構造が単純で非常に安価である。そのため、セパレーターとしてポリフェニレンサルファイドからなる湿式不織布を用いることにより、二次電池製造の低コスト化に資することになる。
【００６０】
正極・負極のそれぞれの導電性素材は、充放電のため、導電体によって容器の外側に形成された端子と接続される。端子は正極用、負極用のものがそれぞれ容器外に一部が露出するように設けられ、これらを介して、電池と電池外部の機器を接続する。
【００６１】
以上、説明したように、負極活物質に金属リン酸錯体を用いることで、安全な二次電池の構成としつつ、リン酸中のリンの酸化・還元反応によってこの負極活物質を用いた二次電池全体の起電力を増加させることができ、重量エネルギー密度を向上させることができる。また、正極の活物質に酸化・還元反応により酸化数が増減する金属化合物を用いることができる。これにより、安全性を確保しつつ、必ずしも正極・負極の両極双方に高価なバナジウム等の金属を用いることなく入手し易い安価な金属で高性能な二次電池を構成することができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。まず、本発明で用いる電極の製造法について説明する。正極と負極のそれぞれについて、活物質と、導電性を確保するための炭素材料を混合、粉砕し、型に入れ、加圧成型する。正極と負極の部材をそれぞれ難分解性で難燃性電解質を含む電解液で湿らし、カチオン交換膜を挟むよう相対するように載置する。なお、放電試験は、全てＢｉｏＬｏｇｉｃ社製ＶＳＰを用いて測定を行った。
【００６３】
（実施例１）
（鉄(II)フェナントロリン錯体―バナジウム(III)錯体電池）
正極活物質に鉄(II)フェナントロリン錯体［Ｆｅ(II)(ｏ−ｐｈｅｎ)３(ＣｌＯ４)２］を用い、負極活物質にはバナジウム(III)錯体［Ｖ(III)ＰＯ4］を用い、正極と負極のそれぞれについて活物質と導電性を確保するための炭素材料を混合、粉砕し、型に入れ加圧成型した。
【００６４】
正極と負極をそれぞれ難分解性で難燃性電解質を含む電解液で湿らし、カチオン交換膜を挟むよう相対するように載置した。難分解性で難燃性電解質を含む電解液としては、過塩素酸ナトリウムの飽和水溶液を用いた。カチオン交換膜はＡＧＣエンジニアリング株式会社製「セレミオン（ＣＳＯ）」を用いた。
【００６５】
正極のイオン交換膜と接する面と反対面に電極内で発生した電気を集電するための集電部材を接合し、さらに集電した電気を取り出すための端子を貼り付けた。負極も同様にした。集電部材として、炭素繊維織物を使用した。前記正極、前記負極、前記セパレーター、集電部材、端子を容器に収容し、電池を作製した。
【００６６】
正極における鉄フェナントロリン錯体の酸化還元電位は、（８）式で示すように１．１４Ｖである。
【００６７】
【化７】
0006639801.tif 000008
【００６８】
これに（４）式で示した負極のバナジウムの３価から２価に変化する時の電位差０．２６Ｖが加わる。
【００６９】
【化８】
0006639801.tif 000009
【００７０】
さらに、負極の活物質として金属リン酸化合物中のリン酸が充電中に還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化する。放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。この過程で（５）式、（６）式に示す電位差が発生する。
【００７１】
【化９】
0006639801.tif 000010
【００７２】
そうすると、正極において１．１４Ｖ、負極においては０．２６Ｖに０．２８Vと０．５０Ｖとを加えた１．０４Ｖの電位差が生じることになり、鉄−バナジウム電池の全体としての起電力はこれらを合計して２．１８Ｖとなる。すなわち、起電力が２．１８Ｖという起電力の高い電池が得られる。得られた二次電池についてCut−Off電圧２．８Ｖ、充電電流５ｍＡ、放電流０．５ｍＡで放電試験を行った。この試験の放電曲線を図７に示す。図７において、横軸は比容量、縦軸は電極電位である。比容量には、放電流（ｍＡ）、活物質の重量（ｇ）、時間（h）が含まれているが、変数は時間だけで、図の形は横軸を時間に対してプロットしたものと変わりない。図７より、初期電圧が２V以上であることが確認できた。同時に、正極活物質がリン酸錯体でない電池構成であっても電池として正常に機能しうることが確認できた。ただし、正極活物質である鉄化合物が重く、グラフの変曲点では１．８Ｖ程度まで電圧降下が生じており、重量エネルギー密度は約１１３Ｗｈ／ｋｇであった。
【００７３】
（実施例２）
（コバルト(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池）
正極の活物質にコバルト(II)リン酸錯体［Co(II)ＨＰＯ4・８Ｈ２Ｏ］を用い、負極の活物質にはバナジウム(III)リン酸錯体［Ｖ(III)ＰＯ4］を用い、正極と負極のそれぞれについて活物質と導電性を確保するための炭素材料を混合、粉砕し、型に入れ加圧成型した。
【００７４】
炭素材料は、日本黒鉛工業（株）製のＪＳＰ−αと電気化学工業（株）製のカーボンブラックの混合物を用いた。その他の条件は実施例１と同様にして、電池を作製した。
【００７５】
正極におけるＣｏ(III)とＣｏ(II)の反応は（９）式に示すように、大きな酸化還元電位がある。
【００７６】
【化１０】
0006639801.tif 000011
【００７７】
これに上述の（４）式で示した負極のバナジウムの３価から２価に変化する時の酸化還元電位０．２６Ｖが加わる。
【００７８】
【化１１】
0006639801.tif 000012
【００７９】
さらに、負極活物質における金属リン酸化合物中のリン酸が充電中に還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化する。放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。この過程で（５）式、（６）式に示す起電力が発生する。
【００８０】
【化１２】
0006639801.tif 000013
【００８１】
そうすると、正極において１．８２Ｖ、負極においては０．２６Ｖに０．２８Vと０．５０Ｖとを加えた１．０４Ｖの電位差が生じることになり、コバルト−バナジウムの全体としての起電力はこれらを合計して２．８６Ｖとなる。すなわち、起電力が２．８６Ｖという起電力の高い電池が得られる。得られた二次電池についてCut−Off電圧を３．３Ｖとした他は実施例1と同様の条件で放電試験を行った。この試験の放電曲線を図８に示す。図８のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図８より、初期電圧が２．５V以上で、グラフの傾斜がなだらかで、かつ、変曲点でも少なくとも２Ｖ以上の電圧を維持できていることが確認できた。重量エネルギー密度は１８５Ｗｈ／ｋｇであった。
【００８２】
（実施例３）
（セリウム(III)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池）
正極に用いる活物質にセリウム(III)リン酸錯体［Ｃｅ(III)ＰＯ4・２Ｈ２Ｏ］を用い、負極に用いる活物質にバナジウム(III)リン酸錯体［Ｖ(III)ＰＯ4］を用いた他は、実施例２と同様の方法でセリウム(III)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池を作製し、実施例２と同様の方法で放電試験を行った。なお、セリウムの酸化還元電位は（１０）式に示されるように４価から３価の間で変化する際の１．６１Ｖである。
【００８３】
【化１３】
0006639801.tif 000014
【００８４】
これに（４）式で示した負極のバナジウムの３価から２価に変化する時の酸化還元電位０．２６Ｖが加わる。
【００８５】
【化１４】
0006639801.tif 000015
【００８６】
さらに、負極の活物質として金属リン酸化合物中のリン酸が充電中に還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化する。放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。この過程で（５）式、（６）式に示す電位差が発生する。
【００８７】
【化１５】
0006639801.tif 000016
【００８８】
そうすると、正極において１．６１Ｖ、負極においては０．２６Ｖに０．２８Vと０．５０Ｖとを加えた１．０４Ｖの電位差が生じることになり、セリウム(III)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池の全体としての起電力はこれらを合計して２．６５Ｖとなる。すなわち、起電力が２．６５Ｖという起電力の高い電池が得られる。得られた二次電池についてCut−Off電圧３．５Ｖ、充電電流５ｍＡ、放電流０．５ｍＡで放電試験を行った。この試験の放電曲線を図９に示す。図９のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図９より、少なくとも１回目、2回目の試験において、初期電圧が２．５V以上で、かつ、グラフの傾斜がなだらかで変曲点でも２Ｖ以上の電圧を維持できていることが確認できた。重量エネルギー密度は２４０Ｗｈ／ｋｇであった。
【００８９】
（実施例４）
（マンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池）
正極の活物質にマンガン(II)リン酸錯体［Ｍｎ(II)(Ｈ２ＰＯ4)２・４Ｈ２Ｏ］を用い、負極の活物質にバナジウム(III)リン酸錯体［Ｖ(III)ＰＯ4］を用いた以外は、実施例２と同様の方法でマンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池を作製した。正極におけるマンガンの酸化還元電位は（１１）式に示すように１．５１Ｖである。
【００９０】
【化１６】
0006639801.tif 000017
【００９１】
これに（４）式で示した負極のバナジウムの３価から２価に変化する時の酸化還元電位０．２６Ｖが加わる。
【００９２】
【化１７】
0006639801.tif 000018
【００９３】
さらに、負極の活物質として金属リン酸化合物中のリン酸が充電中に還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化する。放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。この過程で（５）式、（６）式に示す電位差が発生する。
【００９４】
【化１８】
0006639801.tif 000019
【００９５】
そうすると、正極において１．５１Ｖ、負極においては０．２６Ｖに０．２８Vと０．５０Ｖとを加えた１．０４Ｖの電位差が生じることになり、マンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池の全体としての起電力はこれらを合計して２．５５Ｖとなる。すなわち、起電力が２．５５Ｖという起電力の高い電池が得られる。得られた二次電池についてCut−Off電圧３．５Ｖ、充電電流７ｍＡ、放電流０．５ｍＡで放電試験を行った。この試験の放電曲線を図１０に示す。図１０のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図１０より、初期電圧が２．５V以上で、グラフの傾斜がなだらかで、かつ、変曲点でも少なくとも２．３Ｖ以上の電圧を維持できていることが確認できた。重量エネルギー密度は２６０Ｗｈ／ｋｇであった。
【００９６】
（実施例５）
（セリウム(III)リン酸錯体―インジウム(III)リン酸錯体電池）
正極の活物質にセリウム(III)リン酸錯体［Ｃｅ(III)ＰＯ4・２Ｈ２O］を用い、負極の活物質にインジウム(III)リン酸錯体［Ｉｎ(III)ＰＯ4］を用いた他は、実施例２と同様の方法でセリウム(III)リン酸錯体―インジウム(III)リン酸錯体電池を作製した。なお、セリウムの酸化還元電位は次の（１０）式に示され、また、上述した通り１．６１Ｖである。
【００９７】
【化１９】
0006639801.tif 000020
【００９８】
これに（７）式で示した負極のインジウムの３価から２価に変化する時の酸化還元電位０．４０Ｖが加わる。
【００９９】
【化２０】
0006639801.tif 000021
【０１００】
さらに、負極の活物質として金属リン酸化合物中のリン酸が充電中に還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化する。放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。この過程で（５）式、（６）式に示す電位差が発生する。
【０１０１】
【化２１】
0006639801.tif 000022
【０１０２】
そうすると、正極において１．６１Ｖ、負極においては０．４０Ｖに０．２８Vと０．５０Ｖとを加えた１．１８Ｖの電位差が生じることになり、セリウム(III)リン酸錯体―インジウム(III)リン酸錯体電池の全体としての起電力はこれらを合計して２．７９Ｖとなる。すなわち、起電力が２．７９Ｖという起電力の高い電池が得られる。得られた二次電池について、実施例４と同様の条件で放電試験を行った。この試験の放電曲線を図１１に示す。図１１のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図１１より、初期電圧が２．８０V以上で、グラフの傾斜がなだらかで、かつ、変曲点でも２．５Ｖ以上の高い電圧を維持できていることが確認できた。重量エネルギー密度は２７０Ｗｈ／ｋｇであった。
【０１０３】
（実施例６）
（バナジウム(IV)リン酸錯体―インジウム(III)リン酸錯体電池）
正極に用いる活物質にバナジウム(IV)リン酸錯体[Ｖ(IV)ＯＨＰＯ４]を用い、負極に用いる活物質にインジウム(III)リン酸錯体［Ｉｎ(III)ＰＯ4］を用いた他は、実施例２と同様の方法でインジウム(III)リン酸錯体電池を作製した。なお、バナジウムの酸化還元電位は（１２）式に示されるように５価から４価の間で変化する際の１．００Ｖである。
【０１０４】
【化２２】
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【０１０５】
これに（７）式で示した負極のインジウムの３価から２価に変化する時の酸化還元電位０．４０Ｖが加わる。
【０１０６】
【化２３】
0006639801.tif 000024
【０１０７】
さらに、負極の活物質として金属リン酸化合物中のリン酸が充電中に還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化する。放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。この過程で（５）式、（６）式に示す電位差が発生する。
【０１０８】
【化２４】
0006639801.tif 000025
【０１０９】
そうすると、正極において１．００Ｖ、負極においては０．４０Ｖに０．２８Vと０．５０Ｖとを加えた１．１８Ｖの電位差が生じることになり、バナジウム(IV)リン酸錯体―インジウム(III)リン酸錯体電池の全体としての起電力はこれらを合計して２．１８Ｖとなる。すなわち、起電力が２．１８Ｖという起電力の高い電池が得られる。得られた電池について、実施例５と同様の条件で放電試験を行った。この試験の放電曲線を図１２に示す。図１２のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図１２より、初期電圧が２．７V以上で、グラフの傾斜がなだらかで、かつ、変曲点でも少なくとも２．５Ｖ以上の電圧を維持できていることが確認できた。重量エネルギー密度は２８４Ｗｈ／ｋｇであり、他の実施例と比較して、最も良好な結果が得られることが確認できた。すなわち、インジウムリン酸錯体を負極活性物質に用いると、バナジウムリン酸錯体を負極活物質に用いた場合よりも大きな電極電位を生じさせ、重量エネルギー密度の高い優れた二次電池が得られることが確認できた。
【０１１０】
（実施例７）
（鉄(II)硫酸塩―バナジウム(III)リン酸錯体電池）
正極に用いる活物質に鉄(II)硫酸塩 [Ｆｅ(II)ＳＯ４]を用い、負極に用いる活物質にバナジウム(III)リン酸錯体[Ｖ(III)ＰＯ4]を用いた他は、実施例２と同様の方法で鉄(II)硫酸塩―バナジウム(III)リン酸錯体電池を作製した。なお、鉄の酸化還元電位は（１２）式に示されるように３価から２価の間で変化する際の０．７７Ｖである。
【０１１１】
【化２５】
0006639801.tif 000026
【０１１２】
これに（４）式で示した負極のバナジウムの３価から２価に変化する時の電位差０．２６Ｖが加わる。
【０１１３】
【化２６】
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【０１１４】
さらに、負極の活物質として金属リン酸化合物中のリン酸が充電中に還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化する。放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。この過程で（５）式、（６）式に示す電位差が発生する。
【０１１５】
【化２７】
0006639801.tif 000028
【０１１６】
そうすると、正極において０．７７Ｖ、負極においては０．２６Ｖに０．２８Vと０．５０Ｖとを加えた１．０４Ｖの電位差が生じることになり、鉄(II)硫酸塩―バナジウム(III)リン酸錯体電池の全体としての起電力はこれらを合計して１．８１Ｖとなる。すなわち、起電力が１．８１Ｖの電池が得られる。得られた二次電池についてCut−Off電圧３．５Ｖ、充電電流３ｍＡ、放電流０．５ｍＡで放電試験を行った。この試験の放電曲線を図１３に示す。図１３のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図１３より、初期電圧が２．５V以上で、かつグラフ全体の傾斜もなだらかで、かつ、編曲点においても少なくとも２．３Ｖ程度の電圧を維持できていることが確認できた。重量エネルギー密度は２１０Ｗｈ／ｋｇであることが確認できた。
【０１１７】
（実施例８）
（セリウム(III)硝酸塩―バナジウム(III)リン酸錯体電池）
正極に用いる活物質にセリウム(III)硝酸塩[Ｃｅ(III)(ＮＯ3)3・６Ｈ２O]を用い、負極に用いる活物質にバナジウム(III)リン酸錯体[Ｖ(III)ＰＯ4]を用いた他は、実施例２と同様の方法でセリウム(III)硝酸塩―バナジウム(III)リン酸錯体電池を作製した。なお、セリウムの酸化還元電位は（１０）式に示されるように４価から３価の間で変化する際の１．６１Ｖである。
【０１１８】
【化２８】
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【０１１９】
これに（４）式で示した負極のバナジウムの３価から２価に変化する時の電位差０．２６Ｖが加わる。
【０１２０】
【化２９】
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【０１２１】
さらに、負極の活物質として金属リン酸化合物中のリン酸が充電中に還元され、リン酸→亜リン酸→次亜リン酸と変化する。放電中は次亜リン酸は酸化され、次亜リン酸→亜リン酸→リン酸と変化する。この過程で（５）式、（６）式に示す電位差が発生する。
【０１２２】
【化３０】
0006639801.tif 000031
【０１２３】
そうすると、正極において１．６１Ｖ、負極においては０．２６Ｖに０．２８Vと０．５０Ｖとを加えた１．０４Ｖの電位差が生じることになり、セリウム(III)硝酸塩―バナジウム(III)リン酸錯体電池の全体としての起電力はこれらを合計して２．６５Ｖとなる。すなわち、起電力が２．６５Ｖという起電力が高い電池が得られる。得られた二次電池についてCut−Off電圧３．５Ｖ、充電電流５ｍＡ、放電流０．５ｍＡで放電試験を行った。この試験の放電曲線を図１４に示す。図１４のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図１４より、初期電圧が２．５V以上で、グラフの傾斜がなだらかで、かつ、変曲点でも少なくとも２．５Ｖ以上の電圧を維持できていることが確認できた。また、重量エネルギー密度は２１０Ｗｈ／ｋｇであることが確認できた。
【０１２４】
（実施例９）
（セリウム(III)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池）
セパレーターとしてポリフェニレンサルファイドからなる湿式不織布を用いることとし、具体的には、東レ株式会社製「トルコン」（登録商標）紙を用いた。その他の点は、実施例３と同様の構成・方法でセリウム(III)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池を作製した。
【０１２５】
実施例３と同様、セリウム(III)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池の全体としての起電力は合計して２．６５Ｖとなる。得られた二次電池について、実施例７と同様の条件で放電試験を行った。この試験の放電曲線を図１５に示す。図１５のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図１５より、初期電圧が２．２V以上で、グラフ全体におけるプラトー（平坦部）が占める割合が大きく、また変曲点でも少なくとも２Ｖ以上の電圧を維持できており、二次電池として安定した特性を確認できた。重量エネルギー密度は２０５Ｗｈ／ｋｇであることが確認できた。
【０１２６】
（実施例１０）
（マンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池）
実施例９と同様、セパレーターとしてポリフェニレンサルファイドからなる湿式不織布を用いることとし、具体的には、東レ株式会社製「トルコン」（登録商標）紙を用いた。その他の点については、実施例４と同様の構成・方法でマンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池を作製した。
【０１２７】
実施例４と同様、マンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池の全体としての起電力は合計して２．５５Ｖとなる。得られた二次電池についてCut−Off電圧３．５Ｖ、充電電流１０ｍＡ、放電電流０．５ｍＡで放電試験を行った。この試験の放電曲線を図１６に示す。図１６のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図１６より、初期電圧が２．５V程度で、グラフの傾斜は急ではあるものの、５回の繰り返し試験の結果が同様であり、繰り返しの特性において安定していることが確認できた。重量エネルギー密度は１８０Ｗｈ／ｋｇであることが確認できた。
【０１２８】
（実施例１１）電解質として飽和硫酸ナトリウム使用
（マンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池）
実施例９及び実施例１０と同様に、セパレーターとしてポリフェニレンサルファイドからなる湿式不織布を用いることとし、具体的には東レ株式会社製「トルコン」（登録商標）紙を用いた。また、電解質として硫酸ナトリウム（Na2SO4）を用いることとし、飽和硫酸酸ナトリウムを作成し、電解液とした。その他の点は、実施例４と同様の構成・方法でマンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池を作製した。
【０１２９】
実施例４及び実施例１０と同様、マンガン(II)リン酸錯体―バナジウム(III)リン酸錯体電池の全体としての起電力は合計して２．５５Ｖとなる。得られた二次電池についてCut−Off電圧３．２Ｖ、充電電流１０ｍＡ、放電流０．５ｍＡで放電試験を行った。この試験の放電曲線を図１７に示す。図１７のグラフの縦軸と横軸の関係は、実施例１の場合と同様である。図１７のグラフによれば、初期電圧が少なくとも２．０V以上で、グラフの傾斜はやや急ではあるものの、変曲点において１．３〜１．５V程度の電圧を維持できていることが確認できた。重量エネルギー密度は１５０Ｗｈ／ｋｇであることが確認できた。なお、充放電の繰り返しに伴い、エネルギー密度が減少していることも確認できるが、これは活物質の乾燥によるものであって、電解質［Na2SO4］そのものの性質に起因するものではないと考えられる。
【０１３０】
以上、実施例１〜１１において示したように、必ずしも両極双方に高価なバナジウムを用いなくても十分な起電力を有し、良好な重量エネルギー密度を備えた実用性のある二次電池の構成とすることができることが確認できた。また、実施例５に示したように、バナジウムをまったく用いずに実用性の高い二次電池の構成とすることができることも確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明の負極活物質は、液漏れや発火の危険、環境負荷の観点から従来の電池と比較して高度な安全性を確保した二次電池としつつ、バナジウムを用いる構成とすることはもちろん、必ずしもバナジウム等の効果な金属を用いずに起電力を向上させた二次電池の構成に資することもできる。現在用いられているリチウムイオン二次電池等の二次電池は、環境負荷や安全性の問題が指摘されながらも、効率等の問題で用いられ続けているが、本発明の二次電池はこれらあらゆる二次電池に代替して利用することができる。例えば、自動車のセルモーターを始動させる電池はもちろん、電気自動車、ハイブリッド自動車、各種電気機器、スマートグリッドにおける電池として用いること等が考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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