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JP6202435B2 - Porous alloy compound, method for producing the same, and electric double layer capacitor - Google Patents
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Description

本発明は、多孔質合金化合物及びその製造方法並びに電気二重層キャパシタに関する。   The present invention relates to a porous alloy compound, a method for producing the same, and an electric double layer capacitor.

電気二重層キャパシタは、高電力密度や、高速で充放電ができることと、長寿命という利点があるため、様々な切り口からの研究開発がなされている(例えば、特許文献1)。   Since electric double layer capacitors have the advantages of high power density, high speed charge / discharge, and long life, research and development has been conducted from various angles (for example, Patent Document 1).

特開2012−033899号公報JP 2012-033899 A

Conway, B. E. Electrochemical supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological Applications, Kluwer, 1999Conway, B. E. Electrochemical supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological Applications, Kluwer, 1999 Gogotsi, Y. & Simon, P. True performance metrics in electrochemical energy storage, Science, 334, 917-918, 2011Gogotsi, Y. & Simon, P. True performance metrics in electrochemical energy storage, Science, 334, 917-918, 2011 LeRoy, R. L., Bowen, C. T. & LeRoy, D. J., The thermodynamics of aqueous water electrolysis. J. Electrochem. Soc., 127, 1954-1962, 1980LeRoy, R. L., Bowen, C. T. & LeRoy, D. J., The thermodynamics of aqueous water electrolysis. J. Electrochem. Soc., 127, 1954-1962, 1980 Armand, M., Endres, F. D., MacFarlane, R., Ohno, H. & B. Scrosati, Ionic-liquid materials for the electrochemical challenges of the future, Nat. Mater., 8, 621-629, 2009Armand, M., Endres, F. D., MacFarlane, R., Ohno, H. & B. Scrosati, Ionic-liquid materials for the electrochemical challenges of the future, Nat. Mater., 8, 621-629, 2009 Hasan, M., Jamal, M. & Razeeb, K. M., Coaxial NiO/Ni nanowire arrays for high performance pseudocapacitor applications, Electrochim. Acta., 60, 193-200, 2012Hasan, M., Jamal, M. & Razeeb, K. M., Coaxial NiO / Ni nanowire arrays for high performance pseudocapacitor applications, Electrochim. Acta., 60, 193-200, 2012 Wang, G., Huang, J., Chen, S., Gao, Y. & Cao, D., Preparation and supercapacitance of CuO nanosheet arrays grown on nickel foam, J. Power Sources, 196, 5756-5760, 2011Wang, G., Huang, J., Chen, S., Gao, Y. & Cao, D., Preparation and supercapacitance of CuO nanosheet arrays grown on nickel foam, J. Power Sources, 196, 5756-5760, 2011 Kang, J. L. et al. Enhanced supercapacitor performance of MnO2 by atomic doping. Angew. Chem. Int. Ed., 52, 1664-1667, 2013Kang, J. L. et al. Enhanced supercapacitor performance of MnO2 by atomic doping. Angew. Chem. Int. Ed., 52, 1664-1667, 2013 Lee, H. Y. & Goodenough, J. B. Supercapacitor behavior with KCl electrolyte, J. Solid State Chem., 148, 81-84, 1999Lee, H. Y. & Goodenough, J. B. Supercapacitor behavior with KCl electrolyte, J. Solid State Chem., 148, 81-84, 1999 Yan, J. et al. Advanced Asymmetric supercapacitors based on Ni(OH)2/graphene and porous graphene electrodes with high energy density, Adv. Funct. Mater., 22, 2632-2641, 2012Yan, J. et al. Advanced Asymmetric supercapacitors based on Ni (OH) 2 / graphene and porous graphene electrodes with high energy density, Adv. Funct. Mater., 22, 2632-2641, 2012 Fischer, A. E., Pettigrew, K. A., Rolison, D. R., Stroud, R. M. & Long, J. W. Incorporation of homogeneous, nanoscale MnO2 within ultraporous carbon structures via self-limiting electroless deposition: Implications for electrochemical capacitors., Nano Lett., 7, 281-286, 2007Fischer, AE, Pettigrew, KA, Rolison, DR, Stroud, RM & Long, JW Incorporation of homogeneous, nanoscale MnO2 within ultraporous carbon structures via self-limiting electroless deposition: Implications for electrochemical capacitors., Nano Lett., 7, 281- 286, 2007 Chmiola, J. et al. Anomalous increase in carbon capacitance at pore sizes less than 1 nanometer, Science, 313, 1760-1763, 2006Chmiola, J. et al. Anomalous increase in carbon capacitance at pore sizes less than 1 nanometer, Science, 313, 1760-1763, 2006 Chmiola, J., Largeot, C., Taberna, P. L., Simon, P. & Gogotsi, Y. Monolithic carbide-derived carbon films for Micro-supercapacitors. Science 328, 480-483, 2010Chmiola, J., Largeot, C., Taberna, P. L., Simon, P. & Gogotsi, Y. Monolithic carbide-derived carbon films for Micro-supercapacitors. Science 328, 480-483, 2010 Zhu, Y. et al., Carbon-based supercapacitors produced by activation of graphene, Science, 332, 1537-1541, 2011Zhu, Y. et al., Carbon-based supercapacitors produced by activation of graphene, Science, 332, 1537-1541, 2011 Lang, X. Y., Hirata, A., Fujita, T. & Chen, M. W. Nanoporous metal/oxide hybrid electrodes for electrochemical supercapacitors, Nat. Nanotech. 6, 232-236, 2011Lang, X. Y., Hirata, A., Fujita, T. & Chen, M. W. Nanoporous metal / oxide hybrid electrodes for electrochemical supercapacitors, Nat.Nanotech. 6, 232-236, 2011 Wang, G., Zhang, L. & Zhang, J., A review of electrode materials for electrochemical supercapacitors Chem. Soc., Rev.41, 797-828, 2012Wang, G., Zhang, L. & Zhang, J., A review of electrode materials for electrochemical supercapacitors Chem. Soc., Rev. 41, 797-828, 2012 Simon, P. & Gogotsi, Y., Materials for electrochemical capacitors, Nat. Mater., 7, 845-854, 2008Simon, P. & Gogotsi, Y., Materials for electrochemical capacitors, Nat. Mater., 7, 845-854, 2008

一方、電気二重層キャパシタは、鉛蓄電池と比較すると、エネルギー密度が1桁小さいので、低い比容量と狭い動作電位の窓が生じていた(非特許文献1、2参照)。   On the other hand, since the electric double layer capacitor has an energy density that is an order of magnitude smaller than that of a lead storage battery, a window with a low specific capacity and a narrow operating potential is generated (see Non-Patent Documents 1 and 2).

電気化学的な電気二重層キャパシタのエネルギー密度(E)は、容量(C)と安定な動作電圧(V)により下記式で与えられる。
E=0.5CV
The energy density (E) of the electrochemical electric double layer capacitor is given by the following equation by the capacitance (C) and the stable operating voltage (V).
E = 0.5CV 2

大部分の電極では、水系電解質の電位窓は通常1.2Vを超えない値となる。これは、水系電解質の熱力学的な電位により制限されている(非特許文献3参照)。   For most electrodes, the potential window of the aqueous electrolyte will usually not exceed 1.2V. This is limited by the thermodynamic potential of the aqueous electrolyte (see Non-Patent Document 3).

非水系電解質の電位窓は、水系電解質より広いものであるけれども、擬似電気容量性物質(pseudocapacitive material)では、非水系電解質の電位窓は、しばしば水系電解質の耐電圧よりも低い値となる(非特許文献4参照)。   Although the potential window of a non-aqueous electrolyte is wider than that of an aqueous electrolyte, the potential window of a non-aqueous electrolyte is often lower than the withstand voltage of the aqueous electrolyte (pseudocapacitive material). (See Patent Document 4).

従って、高エネルギーで大電力の応用には、高エネルギーと共に高比容量で、高速な充放電ができ、蓄電池と同等又は上回るような、高比容量で、かつ耐電圧の大きい新規な材料が求められている(非特許文献2参照)。   Therefore, for high-energy and high-power applications, a new material with high specific capacity and high withstand voltage, which can charge and discharge at high speed with high energy and high specific capacity, is equivalent to or exceeds the storage battery, is required. (See Non-Patent Document 2).

従来のドーピングによるMnOの改質方法では、金属カチオン/MnOからなるシステムが殆どであり、電子電導と容量の改良については明らかになっていない。 In the conventional modification methods of MnO 2 by doping, most of the systems are composed of metal cations / MnO 2 , and the improvement of electronic conductivity and capacity has not been clarified.

本発明は、上記課題に鑑み、高い電位窓が得られる多孔質合金化合物を提供することを第1の目的とし、多孔質合金化合物の製造方法を提供することを第2の目的とし、さらに、多孔質合金化合物を用いた電気二重層キャパシタを提供することを第3の目的としている。   In view of the above problems, the present invention has a first object to provide a porous alloy compound capable of obtaining a high potential window, and a second object to provide a method for producing a porous alloy compound. A third object is to provide an electric double layer capacitor using a porous alloy compound.

本発明は、下記式(1):
(Ni II Cu I Cu II Mn II Mn IV )O (OH) (H O) (1)
(式(1)中、a、b、c、d、e、f、g及びhは、それぞれ、a+b+c+d+e+f+g+h=100を満たす0又は正の数であり、d+e>a、d+e>b+cであり、20≦a+b+c+d+e≦40、20<f<40、20<g<40である)
で表される、多孔質合金化合物である。
上記構成において、好ましくは、多孔質合金化合物の平均孔径が0.1〜10nmである。
X線回折パターンにおいて、好ましくは、Cu、Ni及びMnに近接したピークと、2θ=36.5°及び2θ=61.6°とを有している。
上記の何れかに記載の多孔質合金化合物の製造方法であって、Mn,Ni,Cuで構成される合金を脱合金化して多孔質合金を製造する工程1と、多孔質合金を、アルカリ溶液により分極化して多孔質合金化合物を得る工程2と、を有している。
上記構成において、多孔質合金化合物は、好ましくは、薄膜である。
多孔質合金が、下記式(2):
Mn −Ni −Cu (2)
(式(2)中、x、y及びzは、x+y+z=100、x≦y、x≦zを満たす正の数であり、10≦x≦30である)
で表される構成を有していてもよい。
工程1において、合金を、硫酸アンモニウム((NH SO )、NaCl、KCl、Na SO 及びK SO からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の溶液に浸漬して脱合金化して多孔質合金を得てもよい。
アルカリ溶液を、好ましくは、KOH、NaOH、LiOHの何れかとする。
本発明は、上記の何れかに記載の多孔質合金化合物を分極性電極として用いる電気二重層キャパシタである。多孔質合金化合物を集電極としてもよい。
The present invention provides the following formula (1):
(Ni II a Cu I b Cu II c Mn II d Mn IV e) O f (OH) g (H 2 O) h (1)
(In the formula (1), a, b, c, d, e, f, g and h are 0 or a positive number satisfying a + b + c + d + e + f + g + h = 100, respectively, d + e> a, d + e> b + c, 20 ≦ a + b + c + d + e ≦ 40, 20 <f <40, 20 <g <40)
It is a porous alloy compound represented by these.
In the above configuration, the average pore diameter of the porous alloy compound is preferably 0.1 to 10 nm.
The X-ray diffraction pattern preferably has peaks close to Cu, Ni and Mn and 2θ = 36.5 ° and 2θ = 61.6 °.
A method for producing a porous alloy compound according to any one of the above, wherein Step 1 of producing a porous alloy by de-alloying an alloy composed of Mn, Ni, and Cu; To obtain a porous alloy compound by polarization.
In the above configuration, the porous alloy compound is preferably a thin film.
The porous alloy has the following formula (2):
Mn x -Ni y -Cu z (2 )
(In the formula (2), x, y and z are positive numbers satisfying x + y + z = 100, x ≦ y, x ≦ z, and 10 ≦ x ≦ 30)
You may have the structure represented by these.
In step 1, the alloy is immersed in a solution of at least one compound selected from the group consisting of ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), NaCl, KCl, Na 2 SO 4 and K 2 SO 4 to de-alloy. To obtain a porous alloy.
The alkaline solution is preferably KOH, NaOH, or LiOH.
The present invention is an electric double layer capacitor using the porous alloy compound described above as a polarizable electrode. A porous alloy compound may be used as the collector electrode.

本発明によれば、高い電位窓が得られる多孔質合金化合物、多孔質合金化合物の製造方法及び多孔質合金化合物を用いた電気二重層キャパシタを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical double layer capacitor using the porous alloy compound from which a high electric potential window is obtained, the manufacturing method of a porous alloy compound, and a porous alloy compound can be provided.

本発明の多孔質合金化合物を用いた電気二重層キャパシタの構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the electric double layer capacitor using the porous alloy compound of this invention. 本発明の多孔質合金化合物を用いた電気二重層キャパシタを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the electric double layer capacitor using the porous alloy compound of this invention. (a)〜(e)は、本発明における多孔質合金化合物の製造方法を説明する図である。(A)-(e) is a figure explaining the manufacturing method of the porous alloy compound in this invention. 分極化をした多孔質のNi36.5Cu36.5Mn27からなる三元合金、多孔質のNiCuMnからなる三元合金及びNiCuMnからなる三元合金のX線回折(XRD)を示す図である。Ternary alloy consisting of porous Ni 36.5 Cu 36.5 Mn 27 where the polarization is a diagram showing X-ray diffraction of the ternary alloys of ternary alloy and NiCuMn consisting NiCuMn porous to (XRD). 本発明における多孔質合金化合物の走査型透過顕微鏡(STEM)像を示す図である。It is a figure which shows the scanning transmission microscope (STEM) image of the porous alloy compound in this invention. STEM像のHAADF(高角散乱環状暗視野)の図である。It is a figure of HAADF (high angle scattering annular dark field) of a STEM image. 図6の逆高速フーリエ変換後の結果を示す図であり、(a)は逆高速フーリエ変換像、(b)は(a)の説明図である。It is a figure which shows the result after the inverse fast Fourier transform of FIG. 6, (a) is an inverse fast Fourier transform image, (b) is explanatory drawing of (a). 多孔質合金化合物のXPSの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of XPS of a porous alloy compound. 掃引速度が50mV/sで、電圧範囲を−0.4V〜0.6V、−0.6V〜0.6V、−0.8V〜0.6V、−1.1V〜0.6V、−1.15V〜0.65Vに変えて測定した、本発明における多孔質合金化合物の繰り返し充放電特性を示す図である。The sweep speed is 50 mV / s, and the voltage ranges are -0.4 V to 0.6 V, -0.6 V to 0.6 V, -0.8 V to 0.6 V, -1.1 V to 0.6 V, -1. It is a figure which shows the repeated charging / discharging characteristic of the porous alloy compound in this invention measured by changing into 15V-0.65V. 掃引速度を、3mV/s、5mV/s、10mV/s、20mV/s、30mV/s、40mV/sにしたときの、本発明における多孔質合金化合物の繰り返し充放電特性を示す図である。It is a figure which shows the repetitive charging / discharging characteristic of the porous alloy compound in this invention when sweeping speed is 3 mV / s, 5 mV / s, 10 mV / s, 20 mV / s, 30 mV / s, 40 mV / s. 掃引速度を、3mV/s、5mV/s、10mV/s、20mV/s、30mV/s、40mV/sにしたときの、電気二重層キャパシタの繰り返し充放電特性(CV特性)を示す図である。It is a figure which shows the repetitive charging / discharging characteristic (CV characteristic) of an electric double layer capacitor when a sweep rate is 3 mV / s, 5 mV / s, 10 mV / s, 20 mV / s, 30 mV / s, 40 mV / s. . 電気二重層キャパシタの充放電特性を示す図である。It is a figure which shows the charging / discharging characteristic of an electric double layer capacitor. 電気二重層キャパシタの比容量を示す図である。It is a figure which shows the specific capacity of an electrical double layer capacitor. 本発明における多孔質合金化合物のX線分析で測定したエネルギー分散分光法(Energy Dispersion Spectroscopy、EDSとも呼ぶ。)のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the energy dispersion spectroscopy (also called Energy Dispersion Spectroscopy, EDS) measured by the X-ray analysis of the porous alloy compound in this invention. (a)がEELSの測定箇所のSTEM像、(b)が低エネルギー側のEELSスペクトル、(c)が高エネルギー側のEELSスペクトルである。(A) is the STEM image of the EELS measurement location, (b) is the EELS spectrum on the low energy side, and (c) is the EELS spectrum on the high energy side. 実施例1の電気二重層キャパシタのラゴーンプロットを示す図である。It is a figure which shows the lagone plot of the electric double layer capacitor of Example 1. FIG. 電気二重層キャパシタの電気化学的なインピーダンスのナイキストプロットを示す図である。It is a figure which shows the Nyquist plot of the electrochemical impedance of an electric double layer capacitor. 電気二重層キャパシタのサイクル特性を示す図である。It is a figure which shows the cycling characteristics of an electrical double layer capacitor. 比較例1の多孔質合金化合物の分極後の走査型透過顕微鏡(STEM)像を示す図であり、挿入図は、制限視野電子線回折(SAED)像である。It is a figure which shows the scanning transmission microscope (STEM) image after polarization of the porous alloy compound of the comparative example 1, and an inset is a limited field electron diffraction (SAED) image. 比較例1の多孔質合金化合物のCV曲線を示している。The CV curve of the porous alloy compound of the comparative example 1 is shown. 電位窓が−0.4Vから0.5Vで異なる掃引速度におけるCV曲線を示す図である。It is a figure which shows the CV curve in the sweep rate from which an electric potential window differs from -0.4V to 0.5V. 比較例2の脱合金化したCuMnの二元合金のSEM像の図である。4 is a SEM image of a de-alloyed CuMn binary alloy of Comparative Example 2. FIG. 比較例2の分極後のCuMnの二元合金のSEM像の図である。4 is a SEM image of a CuMn binary alloy after polarization in Comparative Example 2. FIG. 比較例2の多孔質合金化合物のX線回折(XRD)を示す図である。4 is a diagram showing an X-ray diffraction (XRD) of a porous alloy compound of Comparative Example 2. FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の多孔質合金化合物は、高い電位窓を達成する観点から、多孔質合金化合物が、少なくとも、金属Mと、金属M(但し、前記金属Mは前記金属Mを含まない)と、金属Mの酸化物と、前記金属Mの酸化物とで構成され、
金属MがMn及び/又はV、金属Mは遷移金属からなる群から選ばれる少なくとも2種の金属である。
なお、例えば、金属MがMnであれば、金属MとしてMnは選択されず、金属MがVであれば、金属MとしてVは選択されず、金属MがMn及びVであれば、金属MとしてMn及びVは選択されない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
From the viewpoint of achieving a high potential window, the porous alloy compound of the present invention includes at least the metal M 1 and the metal M 2 (however, the metal M 2 does not include the metal M 1 ). And an oxide of the metal M 1 and an oxide of the metal M 2 ,
The metal M 1 is Mn and / or V, and the metal M 2 is at least two metals selected from the group consisting of transition metals.
Incidentally, for example, if the metal M 1 is Mn, the metal M 2 Mn is not selected, if the metal M 1 is V, the metal M 2 V is not selected, the metal M 1 is at Mn and V if, Mn and V as the metal M 2 is not selected.

重量あたりの表面積が増えたほうが反応効率が良いという観点から、
多孔質合金化合物の平均孔径は、好ましくは0.1〜10nmであり、より好ましくは0.0.1〜5nmであり、更に好ましくは0.1〜3nmであり、更に好ましくは0.3〜1nmである。多孔質合金の平均孔径は、BET法に従い、120℃で3時間真空で加熱して表面を清浄化したあとに、純窒素が表面に吸着した量から比表面積を求め、吸着質が脱離するときの相対圧と吸着量の関係である脱着等温線から平均孔径を決定した。
From the viewpoint that the reaction efficiency is better when the surface area per weight is increased,
The average pore size of the porous alloy compound is preferably from 0.1 to 10 nm, more preferably from 0.1 to 5 nm, still more preferably from 0.1 to 3 nm, still more preferably from 0.3 to 1 nm. The average pore size of the porous alloy is determined by calculating the specific surface area from the amount of pure nitrogen adsorbed on the surface after heating in vacuum at 120 ° C. for 3 hours in accordance with the BET method, and desorbing the adsorbate. The average pore diameter was determined from the desorption isotherm, which is the relationship between the relative pressure and the adsorption amount.

多孔質合金は、同様の観点から、多孔質合金を脱合金法で得た多孔質合金化合物が、上記の好適な平均孔径を有するような平均孔径を有することが好ましい。   From the same viewpoint, the porous alloy preferably has an average pore size such that a porous alloy compound obtained by subjecting the porous alloy to a dealloying method has the above-mentioned preferred average pore size.

酸化物が高い擬似電気容量性をもつという観点から、
金属Mは、好ましくは少なくともMnを含み、より好ましくはMnであり、
金属Mは、好ましくはNi、Cu、Cr、Fe及びCoからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属であり、より好ましくはNi、Cu、Cr、Fe及びCoからなる群から選ばれる少なくとも2種の金属であり、更に好ましくはNi及び/又はCuであり、更に好ましくはNi及びCuである。
From the viewpoint that the oxide has a high pseudo-electric capacity,
The metal M 1 preferably contains at least Mn, more preferably Mn,
The metal M 2 is preferably at least one metal selected from the group consisting of Ni, Cu, Cr, Fe and Co, more preferably at least 2 selected from the group consisting of Ni, Cu, Cr, Fe and Co. It is a seed metal, more preferably Ni and / or Cu, and still more preferably Ni and Cu.

水と酸素の化合物がさらに高い擬似電気容量性をもつという観点から、
多孔質金属の化合物は、好ましくは、下記式(1):
(NiII CuI CuII II IV )O(OH)(HO) (1)
(式(1)中、a、b、c、d、e、f、g及びhは、それぞれ、a+b+c+d+e+f+g+h=100を満たす0又は正の数である)
で表される化合物であり、
より好ましくは、金属Mは少なくともMnであり、
更に好ましくは、金属MがMnであり、かつ、d+e>a、d+e>b+cであり、
更に好ましくは、20≦a+b+c+d+e≦40、20<f<40、20<g<40である。
From the viewpoint that the compound of water and oxygen has higher pseudo-electric capacity,
The porous metal compound is preferably the following formula (1):
(Ni II a Cu I b Cu II c M 1 II d M 1 IV e) O f (OH) g (H 2 O) h (1)
(In the formula (1), a, b, c, d, e, f, g, and h are 0 or a positive number satisfying a + b + c + d + e + f + g + h = 100, respectively)
A compound represented by
More preferably, the metal M 1 is at least Mn
More preferably, the metal M 1 is Mn, and d + e> a, d + e> b + c,
More preferably, 20 ≦ a + b + c + d + e ≦ 40, 20 <f <40, 20 <g <40.

酸化物が高い擬似電気容量性をもつという観点から、
本発明における多孔質合金化合物において、MnとOが酸化物(好ましくはMnO)を形成して多孔質合金化合物中に包摂されていることが好ましく、MnOが岩塩型結晶を形成していることがより好ましい。
From the viewpoint that the oxide has a high pseudo-electric capacity,
In the porous alloy compound of the present invention, it is preferable that Mn and O form an oxide (preferably MnO) and are included in the porous alloy compound, and that MnO forms a rock salt crystal. More preferred.

高い構造安定性のある結晶構造を有しているという観点から、
本発明における多孔質合金化合物は、X線回折パターンにおいて、Cu、Ni、Mnに近接したピークと、2θ=36.5°及び2θ=61.6°とを有していることが好ましい。
From the viewpoint of having a crystal structure with high structural stability,
The porous alloy compound in the present invention preferably has a peak close to Cu, Ni and Mn and 2θ = 36.5 ° and 2θ = 61.6 ° in the X-ray diffraction pattern.

式(1)で表される多孔質合金化合物を模式的に図1に示す。
本発明における好ましい多孔質合金化合物1は、nmオーダーの多孔質のCu及び/又はNiの金属骨格2を有し、この金属骨格2にMnO等からなる酸化−水酸化物3が包摂された構造を有していると考えられる。
A porous alloy compound represented by the formula (1) is schematically shown in FIG.
A preferred porous alloy compound 1 in the present invention has a porous Cu and / or Ni metal skeleton 2 on the order of nm, and the metal skeleton 2 includes an oxide-hydroxide 3 made of MnO or the like. It is thought that it has.

本発明の電気二重層キャパシタを模式的に図2に示す。
本発明の電気二重層キャパシタ10は、本発明の多孔質合金化合物1からなり、第1及び第2分極性電極12a,12bからなる分極性電極12と、これらの第1及び第2分極性電極12a,12bとの短絡を防止するために挿入されるセパレータ13と、第1及び第2分極性電極12a,12bの間に挿入される電解液14と、から構成されている。なお、本発明では、第1及び第2分極性電極12a,12bの区別をする必要がない場合には、単に分極性電極12とも呼ぶ。
An electric double layer capacitor of the present invention is schematically shown in FIG.
The electric double layer capacitor 10 of the present invention is composed of the porous alloy compound 1 of the present invention, the polarizable electrode 12 including the first and second polarizable electrodes 12a and 12b, and the first and second polarizable electrodes. The separator 13 is inserted in order to prevent a short circuit with 12a and 12b, and the electrolytic solution 14 is inserted between the first and second polarizable electrodes 12a and 12b. In the present invention, when it is not necessary to distinguish the first and second polarizable electrodes 12a and 12b, they are also simply referred to as polarizable electrodes 12.

本発明の多孔質合金化合物1を用いた第1分極性電極12aは、nmオーダーの多孔質のCu及び/又はNiの金属骨格2を有しているので自立でき、この第1分極性電極12aが集電極15を兼ねるようにしてもよい。または、第1分極性電極12aに集電極15を接続してもよい。   Since the first polarizable electrode 12a using the porous alloy compound 1 of the present invention has a porous Cu and / or Ni metal skeleton 2 of the order of nm, the first polarizable electrode 12a can be self-supporting. May also serve as the collector electrode 15. Alternatively, the collector electrode 15 may be connected to the first polarizable electrode 12a.

本発明の多孔質合金化合物1を用いた第2分極性電極12bも第1分極性電極12aと同様に、nmオーダーの多孔質のCu及び/又はNiの金属骨格2を有しているので自立でき、この第2分極性電極12bが集電極15を兼ねるようにしてもよい。または、第2分極性電極12bに集電極15を接続してもよい。   Similarly to the first polarizable electrode 12a, the second polarizable electrode 12b using the porous alloy compound 1 of the present invention has a porous Cu and / or Ni metal skeleton 2 on the order of nm, so that it is self-supporting. The second polarizable electrode 12b may also serve as the collector electrode 15. Alternatively, the collector electrode 15 may be connected to the second polarizable electrode 12b.

セパレータ13としては、ガラス繊維、セルロース等からなる不織布を使用することができる。   As the separator 13, a nonwoven fabric made of glass fiber, cellulose, or the like can be used.

電解質14は、水系電解質を用いることができる。水系電解質としては、KOHを含有した水溶液等が挙げられる。   The electrolyte 14 can be an aqueous electrolyte. Examples of the aqueous electrolyte include an aqueous solution containing KOH.

本発明の多孔質合金化合物1を分極性電極12に用い、水系の電解質14を用いた電気二重層キャパシタ10によれば、627Fcm−3(1493Fg−1)に及ぶ高比容量と、1.8Vという高い電位窓が得られる。これにより、本発明の電気二重層キャパシタ10によれば、複数の酸化還元反応(レドックス反応とも称される。)により、高い電位窓において、高いエネルギー密度及び比容量が得られる。 According to the electric double layer capacitor 10 in which the porous alloy compound 1 of the present invention is used for the polarizable electrode 12 and the aqueous electrolyte 14 is used, a high specific capacity of 627 Fcm −3 (1493 Fg −1 ), 1.8 V A high potential window is obtained. Thereby, according to the electric double layer capacitor 10 of the present invention, a high energy density and a specific capacity can be obtained in a high potential window by a plurality of redox reactions (also referred to as redox reactions).

本発明における多孔質合金化合物は、以下のようにして製造することができる。
即ち、本発明の多孔質合金化合物の製造方法は、高い電位窓を達成する観点から、
金属Mと金属Mで構成される合金を脱合金化して多孔質合金を製造する工程1と、
前記多孔質合金を、アルカリ溶液により分極化して前記多孔質合金化合物を得る工程2と、を有する。
The porous alloy compound in the present invention can be produced as follows.
That is, the manufacturing method of the porous alloy compound of the present invention is from the viewpoint of achieving a high potential window,
The alloy consists of metal M 1 and a metal M 2 and de-alloying step 1 to produce a porous alloy,
And the step 2 of polarizing the porous alloy with an alkaline solution to obtain the porous alloy compound.

この場合、電極として使用するため重量の観点から、多孔質合金化合物は薄膜であることが好ましく、薄膜の厚さは、好ましくは10〜100μm、より好ましくは20〜80μm、更に好ましくは20〜40μmである。   In this case, the porous alloy compound is preferably a thin film from the viewpoint of weight because it is used as an electrode, and the thickness of the thin film is preferably 10 to 100 μm, more preferably 20 to 80 μm, still more preferably 20 to 40 μm. It is.

本発明の多孔質合金化合物の製造方法では、
Mnとの固溶性の観点から、多孔質合金が、下記式(2):
Mn−Ni−Cu (2)
(式(2)中、x、y及びzは、x+y+z=100、x≦y、x≦z、好ましくは10≦x≦30、より好ましくは20≦x≦30を満たす正の数である)
で表される構成を有することが好ましい。
In the method for producing a porous alloy compound of the present invention,
From the viewpoint of solid solubility with Mn, the porous alloy has the following formula (2):
Mn x -Ni y -Cu z (2 )
(In the formula (2), x, y and z are positive numbers satisfying x + y + z = 100, x ≦ y, x ≦ z, preferably 10 ≦ x ≦ 30, more preferably 20 ≦ x ≦ 30)
It is preferable that it has the structure represented by these.

本発明の多孔質合金化合物の製造方法では、高い電位窓を達成する観点から、
工程1において、合金、好ましくは合金の薄膜を、硫酸アンモニウム((NHSO)、NaCl、KCl、NaSO、KCl及びKSOからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の溶液に浸漬して脱合金化することが好ましい。
In the method for producing a porous alloy compound of the present invention, from the viewpoint of achieving a high potential window,
In Step 1, at least one compound selected from the group consisting of ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), NaCl, KCl, Na 2 SO 4 , KCl and K 2 SO 4 is used to form an alloy, preferably a thin film of the alloy. It is preferable to immerse in a solution of

本発明における多孔質合金化合物の製造方法を図3(a)〜(e)によって説明する。
図3(a)に示すように、最初にNiCuMnからなる合金の薄膜4を用意し、脱合金化を行い(図3(b)参照)、nmオーダーの孔を多数有している多孔質の合金5、つまり、多孔質のNiMnCuを形成する(図3(c)参照)。上記合金の薄膜4はダイキャストキャスティング法等により作製することができる。脱合金化は、酸溶液、NaCl、KCl、NaSO、KCl及びKSOからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の溶液を用いて好ましく行うことができる。
次に、多孔質のNi−Mn−Cu合金5の分極化(図3(d)参照)を行うことにより本発明における多孔質合金化合物1(図3(e)参照)を製造することができる。分極化は、KOH、NaOHやLiOHのようなOH基を含むアルカリ溶液を用いて好ましく行うことができる。
A method for producing a porous alloy compound in the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3 (a), an alloy thin film 4 made of NiCuMn is first prepared and dealloyed (see FIG. 3 (b)) to obtain a porous material having many nm-order pores. Alloy 5, that is, porous NiMnCu is formed (see FIG. 3C). The alloy thin film 4 can be produced by a die-casting method or the like. The dealloying can be preferably performed using an acid solution, a solution of at least one compound selected from the group consisting of NaCl, KCl, Na 2 SO 4 , KCl, and K 2 SO 4 .
Next, the porous Ni-Mn-Cu alloy 5 is polarized (see FIG. 3D) to produce the porous alloy compound 1 (see FIG. 3E) in the present invention. . Polarization can be preferably performed using an alkaline solution containing an OH group such as KOH, NaOH, or LiOH.

図3に示した本発明の多孔質合金化合物1は、従来の電気二重層キャパシタ用の材料に比較して、酸化−水酸化物3が金属陽イオンの混合した価数を有し、酸化−水酸化物3が電導性の高い金属骨格2により支持されている。
このように、図3に示した本発明の多孔質合金化合物1は、酸化−水酸化物3の高比容量を完全に利用するための高い電気的な伝導性を有している。高比容量は、材料中の複数の陽イオンの有効な利用により、異なる電位において複数のレドックス反応に起因している。
The porous alloy compound 1 of the present invention shown in FIG. 3 has a valence in which an oxide-hydroxide 3 is mixed with metal cations, compared with a conventional material for an electric double layer capacitor. A hydroxide 3 is supported by a metal skeleton 2 having high conductivity.
Thus, the porous alloy compound 1 of the present invention shown in FIG. 3 has high electrical conductivity for fully utilizing the high specific capacity of the oxide-hydroxide 3. The high specific capacity is due to multiple redox reactions at different potentials due to the effective utilization of multiple cations in the material.

本発明の多孔質合金化合物1を用いた電気二重層キャパシタ10によれば、従来の擬似電気容量性材料を用いた電気二重層キャパシタに対して、1.8Vという高電位窓と合わせて、酸化−水酸化物3により高電力密度を保持して高エネルギー密度を提供することができる。
酸化物と同様に、酸化−水酸化物3は、充放電のプロセスで脆弱で壊れ易いが、本発明の酸化−水酸化物3を用いた電極は、異常に高いサイクル保持特性を有している。このサイクル保持特性は、壊れやすい酸化−水酸化物3が、他の成分である金属骨格2のナノメートル(nm)オーダーの孔からなるチャンネルに機械的に収容されているからである。
According to the electric double layer capacitor 10 using the porous alloy compound 1 of the present invention, compared with the electric double layer capacitor using the conventional pseudo-electric capacitive material, the oxidation potential is increased in combination with the high potential window of 1.8V. -The high power density can be maintained by the hydroxide 3 to provide a high energy density.
Like the oxide, the oxide-hydroxide 3 is fragile and fragile in the charge / discharge process, but the electrode using the oxide-hydroxide 3 of the present invention has an unusually high cycle retention characteristic. Yes. This cycle retention characteristic is because the fragile oxide-hydroxide 3 is mechanically accommodated in a channel composed of pores in the nanometer (nm) order of the metal skeleton 2 which is another component.

本発明の多孔質合金化合物1は、電気二重層キャパシタ用の材料、好ましくは疑似電気容量性材料として好適である。   The porous alloy compound 1 of the present invention is suitable as a material for an electric double layer capacitor, preferably as a pseudo-electric capacitive material.

本発明の電気二重層キャパシタ10は、
電気二重層キャパシタの高容量化の観点から、比容量は、好ましくは500〜2000F/gであり、より好ましくは1200〜1700F/gであり、更に好ましくは1300〜1600F/gであり、
電気二重層キャパシタの高エネルギー密度化の観点から、エネルギー密度は、好ましくは5〜30Wh/kgであり、より好ましくは10〜20Wh/kgであり、更に好ましくは12〜15Wh/kgである。
The electric double layer capacitor 10 of the present invention includes:
From the viewpoint of increasing the capacity of the electric double layer capacitor, the specific capacity is preferably 500 to 2000 F / g, more preferably 1200 to 1700 F / g, and further preferably 1300 to 1600 F / g.
From the viewpoint of increasing the energy density of the electric double layer capacitor, the energy density is preferably 5 to 30 Wh / kg, more preferably 10 to 20 Wh / kg, and further preferably 12 to 15 Wh / kg.

本発明の電気二重層キャパシタ10は、次世代のエネルギー貯蔵にも有効である。以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。   The electric double layer capacitor 10 of the present invention is also effective for next-generation energy storage. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(Ni15Cu15Mn70からなるリボンの作製)
厚さが約20μmで単相のNi15Cu15Mn70(組成は、原子%)からなる合金の薄膜であるリボンを用意した。このリボンは、純度が99.999%以上のNi、Cu及びMnを石英管の中で、誘導加熱炉で溶解し、次に、溶解した合金を回転する銅のホイールに注入して、厚さが20μmとなるようにして鋳造した。リボンの寸法は、15mm×3mm×20μmである。
(Production of Ribbon made of Ni 15 Cu 15 Mn 70 )
A ribbon which is a thin film of an alloy made of Ni 15 Cu 15 Mn 70 (composition is atomic%) having a thickness of about 20 μm and a single phase was prepared. This ribbon has a thickness of 99,999% or more of Ni, Cu, and Mn dissolved in a quartz tube in an induction furnace, and then the molten alloy is poured into a rotating copper wheel. Was cast so as to be 20 μm. The dimensions of the ribbon are 15 mm × 3 mm × 20 μm.

上記リボンを1M(モル)の(NHSO溶液を用いて脱金属化して、安定ではないMnを脱離して、Ni36.5Cu36.5Mn27からなる三元合金を得た。脱金属化は、3端子を有するオランダIVIU社製ポテンショスタットを用いて、参照電極に対して−0.7Vを印加して行った。参照電極は、Ag/AgClを用い、対向電極には白金を用いた。 The ribbon is demetalized using a 1M (mol) (NH 4 ) 2 SO 4 solution to desorb unstable Mn, and a ternary alloy composed of Ni 36.5 Cu 36.5 Mn 27 is obtained. It was. Demetalization was performed by applying −0.7 V to the reference electrode using a potentiostat manufactured by IVIU in the Netherlands having 3 terminals. The reference electrode was Ag / AgCl, and the counter electrode was platinum.

次に、分極を行った。分極は、1M(モル)のKOH溶液と上記ポテンショスタットを用い、0.9Vで20秒、次に0.8Vで40秒の条件で行った。
脱合金化して、安定ではないMnを脱離して、Ni36.5Cu36.5Mn27からなる三元合金を得た。脱合金化は、3端子を有するオランダIVIU社製ポテンショスタットを用いて、参照電極に対して−0.7Vを印加して行った。
Next, polarization was performed. Polarization was carried out using a 1M (mol) KOH solution and the above potentiostat under conditions of 0.9 V for 20 seconds and then 0.8 V for 40 seconds.
By de-alloying, Mn which is not stable was eliminated, and a ternary alloy composed of Ni 36.5 Cu 36.5 Mn 27 was obtained. The dealloying was performed by applying −0.7 V to the reference electrode using a potentiostat manufactured by IVIU of the Netherlands having three terminals.

Ni36.5Cu36.5Mn27からなる三元合金、つまり多孔質合金の平均孔径の寸法は約5nmである。なお、平均孔径は、BET法(Brunauer, Emmett及びTeller(1938年)による計算式)に従い、120℃で3時間、真空で加熱して表面を清浄化したあとに、純窒素が表面に吸着した量から比表面積を求め、吸着質が脱離するときの相対圧と吸着量の関係である脱着等温線から平均孔径を決定した。 The average pore size of a ternary alloy composed of Ni 36.5 Cu 36.5 Mn 27 , that is, a porous alloy is about 5 nm. The average pore size was determined by purifying the surface by heating in vacuum at 120 ° C. for 3 hours in accordance with the BET method (calculation formula by Brunauer, Emmett and Teller (1938)) and then adsorbing pure nitrogen on the surface. The specific surface area was determined from the amount, and the average pore diameter was determined from the desorption isotherm, which is the relationship between the relative pressure when the adsorbate desorbs and the amount of adsorption.

一方、上記多孔質合金を脱合金化して得た本発明の多孔質合金化合物のBET法による平均孔径は、0.6nmであった。   On the other hand, the average pore diameter according to the BET method of the porous alloy compound of the present invention obtained by dealloying the above porous alloy was 0.6 nm.

図4は、分極化をした多孔質のNi36.5Cu36.5Mn27からなる三元合金のX線回折(XRD)を示す図である。図4の横軸は角度(°)、即ちX線の原子面への入射角度θの2倍に相当する角度であり、縦軸はX線回折強度(任意目盛)を示している。
図4から明らかなように、分極化をした多孔質のNi36.5Cu36.5Mn27からなる三元合金1は、一枚岩の面心立方格子(FCC)構造を有していることが分かった。
FIG. 4 is a diagram showing an X-ray diffraction (XRD) of a ternary alloy composed of polarized porous Ni 36.5 Cu 36.5 Mn 27 . The horizontal axis in FIG. 4 is an angle (°), that is, an angle corresponding to twice the incident angle θ of the X-ray on the atomic plane, and the vertical axis indicates the X-ray diffraction intensity (arbitrary scale).
As is clear from FIG. 4, it was found that the polarized ternary alloy 1 made of porous Ni 36.5 Cu 36.5 Mn 27 has a monolithic face-centered cubic lattice (FCC) structure.

多孔質合金の酸化のために、室温で1MのKOHを用い、0.9Vで分極を行い、本発明の多孔質合金化合物1を製造した。   In order to oxidize the porous alloy, 1 M KOH was used at room temperature, and polarization was performed at 0.9 V to produce the porous alloy compound 1 of the present invention.

図5は、本発明の多孔質合金化合物1の走査型透過顕微鏡(STEM)像を示す図である。図5に示すように、本発明の多孔質合金化合物1のナノ多孔の通路は、細孔径が1nm以下の漏れやすい分極生成物により完全に満たされている。図5の挿入図は、制限視野電子線回折(SAED)像である。この挿入図から、分極したナノ多孔質には、二つの結晶相があることが示される。一つは、合成された酸化相で立方構造を有しており、残りは面心立方格子の金属である。   FIG. 5 is a view showing a scanning transmission microscope (STEM) image of the porous alloy compound 1 of the present invention. As shown in FIG. 5, the nanoporous passage of the porous alloy compound 1 of the present invention is completely filled with a leaky polarized product having a pore diameter of 1 nm or less. The inset of FIG. 5 is a limited field electron diffraction (SAED) image. This inset shows that the polarized nanoporous material has two crystalline phases. One is a synthesized oxidized phase having a cubic structure, and the rest is a face-centered cubic lattice metal.

酸化相は、ナノ多孔質の金属基板と結晶学的に密接な関係を有している。
図6は、STEM像のHAADF(高角散乱環状暗視野)である。HAADF(High-Angle Annular Dark-Field)は、STEMの暗視野法の一種である。
図6に示すSTEM像のHAADFから、二つの結晶相が、異なる格子定数とコントラストを有していることが分かる。
The oxidation phase has a close crystallographic relationship with the nanoporous metal substrate.
FIG. 6 is a HAADF (high angle scattering annular dark field) of a STEM image. HAADF (High-Angle Angular Dark-Field) is a kind of STEM dark field method.
It can be seen from the HAADF of the STEM image shown in FIG. 6 that the two crystal phases have different lattice constants and contrasts.

図7は、図6の逆高速フーリエ変換後の結果を示す図であり、(a)は逆高速フーリエ変換像、(b)は(a)の説明図である。逆高速フーリエ変換は、酸化物と金属の相の代表的な像を使用して行った。図7に示すように、金属骨格と金属骨格の多孔質に内包される酸化物の分布が明瞭に分かる。   FIG. 7 is a diagram illustrating the result after the inverse fast Fourier transform of FIG. 6, (a) is an inverse fast Fourier transform image, and (b) is an explanatory diagram of (a). The inverse fast Fourier transform was performed using a representative image of the oxide and metal phase. As shown in FIG. 7, the distribution of the oxide included in the metal skeleton and the porous metal skeleton can be clearly seen.

酸化物の体積分率は大凡60〜70%であった。酸化物は、残りのナノ多孔質合金における孔のチャンネル内に閉じ込められている。ナノ多孔質合金は、三次元の多孔質の開口を有している。   The oxide volume fraction was approximately 60-70%. The oxide is confined within the pore channels in the remaining nanoporous alloy. The nanoporous alloy has a three-dimensional porous opening.

本発明の多孔質合金化合物1の結晶構造をXRDでさらに詳細に調べた。
図4に示すように、多孔質合金を分極して形成された多孔質合金化合物1では、2θが36.5°(P1)及び61.6°(P2)の二つの弱くかつブロードなピークが観測された。これらのピークは、岩塩型の酸化物で格子定数が0.426nm(4.26Å)の(111)及び(220)面からの回折に由来する。この格子定数は、良く知られている岩塩型酸化物であるMnOの格子定数0.445nm(4.45Å)とNiOの格子定数0.418nm(4.18Å)とのちょうど間にある。ナノ多孔質の前躯体がCu、Ni及びMnの三つの元素からなることを考慮すると、単相の酸化物は、複数の金属陽イオンを含み易い。これは、格子定数が純粋なMnOやNiOから大きくずれることを導く。
The crystal structure of the porous alloy compound 1 of the present invention was examined in more detail by XRD.
As shown in FIG. 4, the porous alloy compound 1 formed by polarizing a porous alloy has two weak and broad peaks with 2θ of 36.5 ° (P1) and 61.6 ° (P2). Observed. These peaks are derived from diffraction from (111) and (220) planes having a rock salt type oxide and a lattice constant of 0.426 nm (4.26 Å). This lattice constant is just between the lattice constant of 0.445 nm (4.45 Å) of MnO, which is a well-known rock salt type oxide, and the lattice constant of NiO, 0.418 nm (4.18 Å). Considering that the nanoporous precursor is composed of three elements of Cu, Ni and Mn, the single-phase oxide is likely to contain a plurality of metal cations. This leads to a large shift in lattice constant from pure MnO or NiO.

化学組成と酸化相の荷電状態を決定するために、X線光電子分光法(Xray Photoelectron Spectroscopy、XPSとも呼ぶ)により調べた。
XPSの測定には、島津Kratos製の装置(Axis-ultra DLD)を使用した。X線源は、単色化したAlのKα線を用いた。出力は、電圧が15kVで電流は10mAとした。分析面積は、700μm×300μmである。最表面の吸着物質を取り除くために、アルゴンイオンビームを用いて、最表面から5nmの深いところまでスパッタリングで削った。最表面の吸着物質を取り除いた多孔質合金化合物1の表面を、XPSにより組成分析を行った。
In order to determine the chemical composition and the charged state of the oxidized phase, the composition was examined by X-ray photoelectron spectroscopy (also called Xray Photoelectron Spectroscopy, XPS).
For the XPS measurement, a Shimadzu Kratos device (Axis-ultra DLD) was used. As the X-ray source, monochromatic Al Kα ray was used. The output was a voltage of 15 kV and a current of 10 mA. The analysis area is 700 μm × 300 μm. In order to remove the adsorbed material on the outermost surface, an argon ion beam was used to cut away from the outermost surface to a depth of 5 nm by sputtering. The surface of the porous alloy compound 1 from which the adsorbed material on the outermost surface was removed was subjected to composition analysis by XPS.

図8は、多孔質合金化合物1のXPSの測定結果を示す図である。図の横軸は束縛エネルギー(eV)であり、縦軸は信号強度(任意目盛)である。挿入図は、束縛エネルギーが、それぞれ530eV、640eV、860eV及び930eVの近傍の拡大図を示している。
図8に示すように、XPSによりMn2p、Ni2p、Cu2p及びO1sのピークが検出された。これらのピークの詳細は、図8の挿入図に示している。
一方、Mn、Ni、Cuの金属準位に相当する低い束縛エネルギーのピークは検出されなかった。
FIG. 8 is a graph showing the XPS measurement results of the porous alloy compound 1. The horizontal axis of the figure is the binding energy (eV), and the vertical axis is the signal intensity (arbitrary scale). The inset shows enlarged views in the vicinity of binding energies of 530 eV, 640 eV, 860 eV, and 930 eV, respectively.
As shown in FIG. 8, the peaks of Mn2p, Ni2p, Cu2p and O1s were detected by XPS. Details of these peaks are shown in the inset of FIG.
On the other hand, low binding energy peaks corresponding to the metal levels of Mn, Ni, and Cu were not detected.

上記のXPSの測定結果から、多孔質合金化合物1はかなりの体積率の酸化相で完全に被覆されており、図6及び図7のSTEM像の観察結果と一致している。   From the above XPS measurement results, the porous alloy compound 1 is completely covered with an oxidation phase having a considerable volume ratio, which is consistent with the observation results of the STEM images in FIGS. 6 and 7.

図8の挿入図から明らかなように、Mn2p、Ni2p及びCu2pのピークから、それぞれMnの価数は2価及び4価、Niの価数は2価、Cuの価数は1価及び2価であることが判明した。O1sでは、束縛エネルギーが529.5eV及び531.3eVの二つの明瞭なピーク、かつ、533.1eVの弱い肩ピークがある。これらのピークは、それぞれ、金属酸化物(金属−酸素−金属)、水酸化物(金属−OH)に含有される酸素に特有なピークである。   As is apparent from the inset of FIG. 8, from the peaks of Mn2p, Ni2p and Cu2p, the valence of Mn is divalent and tetravalent, the valence of Ni is bivalent, the valence of Cu is monovalent and bivalent, respectively. It turned out to be. In O1s, there are two distinct peaks with binding energies of 529.5 eV and 531.3 eV, and a weak shoulder peak with 533.1 eV. These peaks are peaks peculiar to oxygen contained in metal oxide (metal-oxygen-metal) and hydroxide (metal-OH), respectively.

上記のXPSの測定結果と走査型透過電子顕微鏡とXRDの測定結果を結びつけることにより、本発明の多孔質合金化合物1中の酸化物は、岩塩構造を有している、複数の組成からなる価数が混合した水酸化物となることが分かる。   By combining the XPS measurement result, the scanning transmission electron microscope, and the XRD measurement result, the oxide in the porous alloy compound 1 of the present invention has a rock salt structure and has a plurality of compositions. It turns out that it becomes the hydroxide which number mixed.

本発明の多孔質合金化合物1の組成式は、XPSスペクトルにおいて、各ピークのデコンボルーションを行い、積分をすることにより求め、下記式(3)に示す。
(NiII 5.7CuI 3.9CuII 6.1MnII 12.3MnIV 9.2)O28.3(OH)32.3・2.2H2O (3)
組成を表1に示す。
The composition formula of the porous alloy compound 1 of the present invention is determined by deconvolution of each peak and integration in the XPS spectrum, and is shown in the following formula (3).
(Ni II 5.7 Cu I 3.9 Cu II 6.1 Mn II 12.3 Mn IV 9.2 ) O 28.3 (OH) 32.3 · 2.2H 2 O (3)
The composition is shown in Table 1.

本発明の多孔質合金化合物1をNi36.5Cu36.5Mn27からなる前躯体と比較すると、酸化物中のMnの相対的な組成が明らかに増加していることが分かる。これから、分極中にはMnが選択的酸化されることで、Mnに富む(Mnリッチ)酸化−水酸化物3が形成されることが推測される。これにより、XRDと制限視野電子線回折像(SAEDとも呼ぶ)の測定結果から、複数の成分からなり上記化学式(2)で表される酸化−水酸化物3は、単一の結晶相であり、Ni、Cu及びMnの酸化物の物理的な混合物ではないことを示している。 When the porous alloy compound 1 of the present invention is compared with a precursor made of Ni 36.5 Cu 36.5 Mn 27, it can be seen that the relative composition of Mn in the oxide is clearly increased. From this, it is presumed that Mn is selectively oxidized during polarization, so that Mn-rich (Mn-rich) oxide-hydroxide 3 is formed. Thereby, from the measurement results of XRD and limited-field electron diffraction image (also referred to as SAED), the oxide-hydroxide 3 consisting of a plurality of components and represented by the above chemical formula (2) is a single crystal phase. It is not a physical mixture of oxides of Ni, Cu and Mn.

三電極からなるポテンショスタットを、本発明の酸化−水酸化物3を含む多孔質合金化合物1の電気化学的な性質を評価するために用いた。
図9は、掃引速度が50mV/sで種々の電圧範囲で測定した本発明の多孔質合金化合物1の繰り返し充放電特性を示す図である。図の横軸は電圧(V)であり、縦軸は電流(A)である。3端子を有するオランダIVIU社製ポテンショスタットを用いて、参照電極に対して−0.7Vを印加して行った。参照電極は、Ag/AgClを用い、対向電極には白金を用いた。電解液は、1MのKOH水溶液を用いた。
図9では、電位窓を−0.4V〜0.6V、−0.6V〜0.6V、−0.8V〜0.6V、−1.1V〜0.6V、−1.15V〜0.6Vと変えて測定した。図9に示すように、本発明の多孔質合金化合物1は、ボルタンメトリー(CV)において複数のレドックスピークを有していることが分かる。最も顕著なレドックスピークは、電位窓が0.11V〜0.47Vで生じる。このピークは、NiOの場合と同様である(非特許文献5参照)。
A potentiostat consisting of three electrodes was used to evaluate the electrochemical properties of the porous alloy compound 1 containing the oxidation-hydroxide 3 of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing repetitive charge / discharge characteristics of the porous alloy compound 1 of the present invention measured at various voltage ranges at a sweep rate of 50 mV / s. In the figure, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents current (A). Using a potentiostat manufactured by IVIU in the Netherlands having 3 terminals, -0.7 V was applied to the reference electrode. The reference electrode was Ag / AgCl, and the counter electrode was platinum. As the electrolytic solution, a 1M KOH aqueous solution was used.
In FIG. 9, the potential window is -0.4V to 0.6V, -0.6V to 0.6V, -0.8V to 0.6V, -1.1V to 0.6V, -1.15V to. The measurement was changed to 6V. As shown in FIG. 9, it can be seen that the porous alloy compound 1 of the present invention has a plurality of redox peaks in voltammetry (CV). The most prominent redox peak occurs at a potential window of 0.11V to 0.47V. This peak is the same as that of NiO (see Non-Patent Document 5).

しかしながら、本発明の多孔質合金化合物1の他のピークは、一枚岩のCuやMnの酸化物におけるレドックスの挙動とは完全には一致しない(非特許文献6、7参照)。電位窓を−1.15V迄拡大したときには、速度論的に可逆なレドックスピーク以外には、カソード電流の顕著な増大は観測されなかった。これにより、本発明の多孔質合金化合物1を用いた電極は、可逆的な還元反応及び水素放出反応に対して安定であることが判明した。   However, the other peaks of the porous alloy compound 1 of the present invention do not completely match the redox behavior in monolithic Cu and Mn oxides (see Non-Patent Documents 6 and 7). When the potential window was expanded to −1.15 V, no significant increase in cathode current was observed other than the kinetically reversible redox peak. As a result, it was found that the electrode using the porous alloy compound 1 of the present invention is stable against a reversible reduction reaction and a hydrogen releasing reaction.

本発明の多孔質合金化合物1を用いた電極は、水系溶液において−1.15Vから0.65Vまでの従来得られなかった大きな電位窓を有していて、電気化学的に安定である。−1.15Vから0.65Vという電位窓は、水の理論的な電位窓(非特許文献3参照)を遥かに超えた値である。   The electrode using the porous alloy compound 1 of the present invention has a large potential window of −1.15 V to 0.65 V, which has not been obtained conventionally, in an aqueous solution, and is electrochemically stable. The potential window of −1.15 V to 0.65 V is a value far exceeding the theoretical potential window of water (see Non-Patent Document 3).

図10は、掃引速度を、3mV/s、5mV/s、10mV/s、20mV/s、30mV/s、40mV/sにしたときの、本発明の多孔質合金化合物1の繰り返し充放電特性を示す図である。
図10に示すように、掃引速度の増加により全ての酸化のピークは高電位側にずれ、還元のピークは低電位側にずれる。このことは、電荷蓄積のためのレドックス反応が拡散制御プロセスであることを示している。拡散制御プロセスは、一枚岩のNi及びCu酸化物、例えばCuO及びNiOのような酸化物と同じである(非特許文献5、6、9参照)。
FIG. 10 shows the repetitive charge / discharge characteristics of the porous alloy compound 1 of the present invention when the sweep rate is 3 mV / s, 5 mV / s, 10 mV / s, 20 mV / s, 30 mV / s, and 40 mV / s. FIG.
As shown in FIG. 10, all the oxidation peaks shift to the high potential side and the reduction peaks shift to the low potential side as the sweep rate increases. This indicates that the redox reaction for charge accumulation is a diffusion control process. The diffusion control process is the same as monolithic Ni and Cu oxides, eg oxides such as CuO and NiO (see Non-Patent Documents 5, 6 and 9).

(電気二重層キャパシタ)
次に、本発明の多孔質合金化合物1を用いた電気二重層キャパシタ10について説明する。
電気二重層キャパシタ10においては、本発明の多孔質合金化合物1を分極性電極2とし、電解液14は1MのKOH水溶液を用いた。
図11は、掃引速度を、3mV/s、5mV/s、10mV/s、20mV/s、30mV/s、40mV/sにしたときの、電気二重層キャパシタ10の繰り返し充放電特性(CV特性)を示す図である。図の横軸は、電圧(V)、縦軸は電流(A)である。
図11に示すように、電気二重層キャパシタ10の繰り返し充放電特性(CV特性)は、明らかに3端子法による測定と同様な電気二重層キャパシタ10の挙動を示している。
(Electric double layer capacitor)
Next, an electric double layer capacitor 10 using the porous alloy compound 1 of the present invention will be described.
In the electric double layer capacitor 10, the porous alloy compound 1 of the present invention was used as the polarizable electrode 2, and the electrolyte solution 14 was a 1M KOH aqueous solution.
FIG. 11 shows the repetitive charge / discharge characteristics (CV characteristics) of the electric double layer capacitor 10 when the sweep rate is 3 mV / s, 5 mV / s, 10 mV / s, 20 mV / s, 30 mV / s, and 40 mV / s. FIG. In the figure, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents current (A).
As shown in FIG. 11, the repeated charge / discharge characteristics (CV characteristics) of the electric double layer capacitor 10 clearly show the same behavior of the electric double layer capacitor 10 as that measured by the three-terminal method.

図12は、電気二重層キャパシタ10の充放電特性を示す図である。図の横軸は、時間(秒)、縦軸は電圧(V)である。図12に示すように、電気二重層キャパシタ10の充放電特性は、明らかに電気二重層キャパシタの挙動を示している。   FIG. 12 is a diagram showing the charge / discharge characteristics of the electric double layer capacitor 10. In the figure, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents voltage (V). As shown in FIG. 12, the charge / discharge characteristics of the electric double layer capacitor 10 clearly show the behavior of the electric double layer capacitor.

比容量の計算のための体積は、酸化−水酸化物3、非活性な金属骨格2及びナノ孔の開口を全て含む分極性電極2に基づいている。   The volume for the calculation of the specific capacity is based on the polarizable electrode 2 including all of the oxidation-hydroxide 3, the inactive metal skeleton 2 and the nanopore openings.

図13は、電気二重層キャパシタ10の比容量を示す図である。図の横軸は電流密度(Ag−1)、左縦軸は比容量(Fg−1)、右縦軸は比容量(Fcm−3)である。
図13に示すように、電気二重層キャパシタの最大比容量は、0.25Acm−3の低電流密度では、大凡627Fcm−3であった。この値は、本発明者が知る限り電気二重層キャパシタの最も大きな比容量であり、活性炭のようなカーボン材料(非特許文献2及び13参照)の4倍〜12倍という大きな値であり、他の電気二重層キャパシタの高性能な材料(非特許文献10参照)よりも比容量が大きい。
FIG. 13 is a diagram showing the specific capacity of the electric double layer capacitor 10. In the figure, the horizontal axis represents current density (Ag −1 ), the left vertical axis represents specific capacity (Fg −1 ), and the right vertical axis represents specific capacity (Fcm −3 ).
As shown in FIG. 13, the maximum specific capacity of the electric double layer capacitor was about 627 Fcm −3 at a low current density of 0.25 Acm −3 . This value is the largest specific capacity of the electric double layer capacitor as far as the present inventors know, and is a large value of 4 to 12 times that of a carbon material such as activated carbon (see Non-Patent Documents 2 and 13). The specific capacity is larger than the high-performance material of the electric double layer capacitor (see Non-Patent Document 10).

電流密度の増加に伴い、電気二重層キャパシタ10の比容量は、充放電の高電流の充放電による多孔質合金化合物1の利用効率の低下により、徐々に低下する。しかしながら、電流の高い領域でも比容量は、300Fcm−3という値である。 As the current density increases, the specific capacity of the electric double layer capacitor 10 gradually decreases due to a decrease in utilization efficiency of the porous alloy compound 1 due to charge / discharge of a high current of charge / discharge. However, the specific capacity is 300 Fcm −3 even in a high current region.

他の性能のよい擬似電気容量性材料との比較のために、エネルギー分散分光法(Energy Dispersion Spectroscopy、EDSと呼ぶ)とXPS等の測定により多孔質合金化合物1の質量を求めた。
図14は、本発明の多孔質合金化合物1のX線分析で測定したEDS(エネルギー分散分光法)スペクトルを示す図である。図の横軸はエネルギー(keV)、縦軸はX線のカウント数である。図14のEDSスペクトルから、多孔質合金化合物1の構成元素の原子重量%(at%)を求めると、Mnが24.67at%、Niが33.21at%、Cuが8.9at%、Oが8.9at%であった。
For comparison with other pseudo-capacitive materials having good performance, the mass of the porous alloy compound 1 was determined by measurement such as energy dispersion spectroscopy (referred to as EDS) and XPS.
FIG. 14 is a diagram showing an EDS (energy dispersive spectroscopy) spectrum measured by X-ray analysis of the porous alloy compound 1 of the present invention. In the figure, the horizontal axis represents energy (keV), and the vertical axis represents the X-ray count. When the atomic weight% (at%) of the constituent element of the porous alloy compound 1 is obtained from the EDS spectrum of FIG. 14, Mn is 24.67 at%, Ni is 33.21 at%, Cu is 8.9 at%, and O is It was 8.9 at%.

本発明の多孔質合金化合物1の電子エネルギー損失分光法(Electron Energy-Loss Spectroscopy、EELSとも呼ぶ)の測定について説明する。
図15は、(a)がEELSの測定箇所のSTEM像、(b)が低エネルギー側のEELSスペクトル、(c)が高エネルギー側のEELSスペクトルである。図5(b)及び(c)の横軸は、エネルギー損失(keV)、縦軸は電子線強度(任意目盛)である。図15(a)に示すように、EELSの測定はA及びBで示す箇所で行った。図15(b)及び(c)に示すEELSスペクトルから算出したA及びBの組成を表2に示す
The measurement of electron energy loss spectroscopy (also referred to as Electron Energy-Loss Spectroscopy, EELS) of the porous alloy compound 1 of the present invention will be described.
15A is a STEM image of a EELS measurement location, FIG. 15B is a low energy EELS spectrum, and FIG. 15C is a high energy EELS spectrum. 5B and 5C, the horizontal axis represents energy loss (keV), and the vertical axis represents electron beam intensity (arbitrary scale). As shown in FIG. 15A, the EELS measurement was performed at the locations indicated by A and B. Table 2 shows the compositions of A and B calculated from the EELS spectra shown in FIGS.

上記の測定から、多孔質合金化合物1からなる電極の酸化−水酸化物3の重量割合は、約9.16%と計算された。本発明の多孔質合金化合物1の電極の密度は、4.6gcm−3である。これから、本発明の多孔質合金化合物1の酸化−水酸化物3の質量分率は、約0.42gcm−3と求まった。 From the above measurement, the weight ratio of the oxidation-hydroxide 3 of the electrode made of the porous alloy compound 1 was calculated to be about 9.16%. The density of the electrode of the porous alloy compound 1 of the present invention is 4.6 gcm −3 . From this, the mass fraction of the oxidation-hydroxide 3 of the porous alloy compound 1 of the present invention was determined to be about 0.42 gcm −3 .

これにより、本発明の多孔質合金化合物1を用いた電気二重層キャパシタ10の比容量は、図13に示すように、1493Fg−1である。この比容量は、実際の応用に際して重要な二つの材料であるRuOの理論値である1300〜1500Fg−1や、MnOの約1370Fg−1(特許文献14参照)に匹敵する値である。 Thereby, the specific capacity of the electric double layer capacitor 10 using the porous alloy compound 1 of the present invention is 1493 Fg −1 as shown in FIG. 13. This specific capacity is a value comparable to 1300-1500 Fg −1 , which is the theoretical value of RuO 2 , which is two important materials in actual application, and about 1370 Fg −1 of MnO 2 (see Patent Document 14).

表3に本発明の電気二重層キャパシタ10及び非特許文献で報告された比容量を纏めて示す。   Table 3 summarizes the specific capacitance reported in the electric double layer capacitor 10 of the present invention and non-patent literature.

図16は、実施例1の電気二重層キャパシタ10のラゴーンプロットを示す図である。図の横軸は電力密度(W/cm)、縦軸はエネルギー密度(Wh/cm)である。
本発明の多孔質合金化合物1を用いた電気二重層キャパシタ10は大きな電位窓を有しており、電気二重層キャパシタ10のエネルギー密度は、51mWh/cmという非常に大きい値であると共に、18W/cmという高い電力密度が得られる。このエネルギー密度は、従来の水系電解液や非水系電解液による最も良い値(非特許文献2、10参照)と比較しても2倍以上大きな値である。
FIG. 16 is a diagram showing a lagone plot of the electric double layer capacitor 10 of the first example. In the figure, the horizontal axis represents power density (W / cm 3 ), and the vertical axis represents energy density (Wh / cm 3 ).
The electric double layer capacitor 10 using the porous alloy compound 1 of the present invention has a large potential window, and the energy density of the electric double layer capacitor 10 is a very large value of 51 mWh / cm 3 and 18 W A high power density of / cm 3 is obtained. This energy density is twice or more larger than the best value (see Non-Patent Documents 2 and 10) obtained with conventional aqueous electrolytes and non-aqueous electrolytes.

本発明の多孔質合金化合物1を用いた分極性電極2の金属骨格2は、カーボン材料や酸化−水酸化物3に比較すると遥かに重いけれども、電気二重層キャパシタ10の質量エネルギー密度は、高容量の酸化−水酸化物3の高負荷により、約14Wh/kgである。本発明の電気二重層キャパシタ10の質量エネルギー密度は、今までに報告された最も良い値に匹敵する(非特許文献2、4、10参照)。   Although the metal skeleton 2 of the polarizable electrode 2 using the porous alloy compound 1 of the present invention is much heavier than the carbon material or the oxide-hydroxide 3, the mass energy density of the electric double layer capacitor 10 is high. Due to the high load of oxide-hydroxide 3 of capacity, it is about 14 Wh / kg. The mass energy density of the electric double layer capacitor 10 of the present invention is comparable to the best value reported so far (see Non-Patent Documents 2, 4, and 10).

従来のカーボンや他の擬似電気容量性材料を用いた電気二重層キャパシタ10では、分極性電極2を形成するために集電極15やバインダが必要であった。   In the electric double layer capacitor 10 using the conventional carbon or other pseudo electric capacitive material, the collector electrode 15 and the binder are necessary to form the polarizable electrode 2.

従来の電気二重層キャパシタと比較すると、本発明の多孔質合金化合物1を用いた電気二重層キャパシタ10では、分極性電極2の金属骨格2は、高導電性の金属骨格2により自立できる。これにより、金属骨格2は、活性な酸化−水酸化物3の骨格を有している補強物となると共に、電気二重層キャパシタ10に電流を流すための集電極15として作用する。   Compared with the conventional electric double layer capacitor, in the electric double layer capacitor 10 using the porous alloy compound 1 of the present invention, the metal skeleton 2 of the polarizable electrode 2 can be self-supported by the highly conductive metal skeleton 2. As a result, the metal skeleton 2 serves as a reinforcement having an active oxide-hydroxide 3 skeleton, and also acts as a collecting electrode 15 for flowing a current through the electric double layer capacitor 10.

従って、本発明の電気二重層キャパシタ10の質量エネルギー密度は、素子としての重量を考慮しても約10Wh/kgであり、カーボンを用いた電気二重層キャパシタ10の約2倍大きい値となる(非特許文献2参照)。   Therefore, the mass energy density of the electric double layer capacitor 10 of the present invention is about 10 Wh / kg even when the weight as the element is taken into consideration, which is about twice as large as that of the electric double layer capacitor 10 using carbon ( Non-patent document 2).

(インピーダンスの測定)
本発明の電気二重層キャパシタ10の電気化学的なインピーダンス測定(electrochemical impedance spectroscopy)を、0.1Hzから100kHzの周波数で、交流電圧振幅を50mVとして測定した。
図17は、電気二重層キャパシタ10の電気化学的なインピーダンスのナイキストプロットを示す図である。図の横軸は実軸(Ω)、縦軸は負の虚軸(Ω)である。図の挿入図は、高周波側のナイキストプロットである。
図17に示すように、高周波側においては、電気二重層キャパシタ10のインピーダンスは、小さな抵抗(Rct)の半円を示している。これは、電極と電解質での界面における電荷移動による抵抗が小さいことを示している。この小さな抵抗は、電極の階層的な多孔質構造に由来している。これにより、電解質との大きな接触面積と、電解質と金属骨格2からなる集電極15との間の短い電荷転送を実現できる。
(Measurement of impedance)
Electrochemical impedance spectroscopy of the electric double layer capacitor 10 of the present invention was measured at a frequency of 0.1 Hz to 100 kHz and an AC voltage amplitude of 50 mV.
FIG. 17 is a diagram showing a Nyquist plot of the electrochemical impedance of the electric double layer capacitor 10. The horizontal axis in the figure is the real axis (Ω), and the vertical axis is the negative imaginary axis (Ω). The inset in the figure is a Nyquist plot on the high frequency side.
As shown in FIG. 17, on the high frequency side, the impedance of the electric double layer capacitor 10 is a semicircle with a small resistance (Rct). This indicates that the resistance due to charge transfer at the interface between the electrode and the electrolyte is small. This small resistance comes from the hierarchical porous structure of the electrode. As a result, a large contact area with the electrolyte and a short charge transfer between the electrolyte and the collector electrode 15 made of the metal skeleton 2 can be realized.

低周波では、傾きが45度に近いワールブルグインピーダンスが観測される。ワールブルグインピーダンスは、電極における陽イオンの半無限拡散が高効率であることを示している。傾きが45度よりも小さいことは、本発明の多孔質合金化合物1を用いた電気二重層キャパシタ10の電極の電気化学的な性質が、電解質の拡散抵抗により制御されることを示している。これは、図5のSTEM像やBET法での測定に示すように、多孔質合金化合物1の多孔質の孔が、1nm以下である、つまり、非常に小さいことに起因している。低い真性抵抗は、複合成分からなる酸化−水酸化物3が金属陽イオンの混合した価数と、金属骨格2の補強とに密接に関係している。   At low frequencies, Warburg impedance with a slope close to 45 degrees is observed. Warburg impedance indicates that the semi-infinite diffusion of cations at the electrode is highly efficient. The inclination smaller than 45 degrees indicates that the electrochemical property of the electrode of the electric double layer capacitor 10 using the porous alloy compound 1 of the present invention is controlled by the diffusion resistance of the electrolyte. This is due to the fact that the porous pores of the porous alloy compound 1 are 1 nm or less, that is, very small, as shown in the STEM image of FIG. 5 and the measurement by the BET method. The low intrinsic resistance is intimately related to the valence of the composite oxide-hydroxide 3 mixed with metal cations and the reinforcement of the metal skeleton 2.

(電気二重層キャパシタのサイクル特性)
電気二重層キャパシタ10の高エネルギー密度に加え、長期のサイクル特性がまた実際の応用には重要な要素となる。
本発明の電気二重層キャパシタ10のサイクル特性を、3A/cmという低い電流密度の充放電試験により実施した。
図18は、電気二重層キャパシタ10のサイクル特性を示す図である。図の横軸はサイクル数、縦軸は容量保持率(%)である。図18から明らかなように、サイクル中の容量保持率の劣化は殆ど観測されなかった。2300サイクル後の容量保持率は、約99.7%であった。これにより、本発明の多孔質合金化合物1による電気二重層キャパシタ10の安定性がよいことが分かる。
(Cycle characteristics of electric double layer capacitor)
In addition to the high energy density of the electric double layer capacitor 10, long-term cycle characteristics are also important factors for practical applications.
The cycle characteristics of the electric double layer capacitor 10 of the present invention were carried out by a charge / discharge test with a current density as low as 3 A / cm 3 .
FIG. 18 is a diagram showing cycle characteristics of the electric double layer capacitor 10. In the figure, the horizontal axis represents the cycle number, and the vertical axis represents the capacity retention rate (%). As is clear from FIG. 18, almost no deterioration in capacity retention during the cycle was observed. The capacity retention after 2300 cycles was about 99.7%. Thereby, it turns out that the stability of the electric double layer capacitor 10 by the porous alloy compound 1 of this invention is good.

(電気二重層キャパシタのサイクル特性の観察)
2300回のサイクル試験後の微細構造を、STEM、XRD、ELLS及びXPSにより測定した。酸化−水酸化物3の劣化は観測されなかった。これにより、電気二重層キャパシタ10は、水系電解質において、1.8Vの高い電位窓で電気化学的及び機械的に安定であることが確認された。
(Observation of cycle characteristics of electric double layer capacitor)
The microstructure after 2300 cycle tests was measured by STEM, XRD, ELLS and XPS. No degradation of the oxide-hydroxide 3 was observed. As a result, it was confirmed that the electric double layer capacitor 10 was electrochemically and mechanically stable with a high potential window of 1.8 V in the aqueous electrolyte.

多くの擬似電気容量性材料は、理論的な高比容量を有しているが、高エネルギー応用の実現は、多くの場合、貧弱な伝導度と、狭い電位窓と、電気化学的及び機械的な低安定性により制限されている(例えば、非特許文献15、16参照)。   Many pseudo-electrical capacitative materials have theoretically high specific capacities, but the realization of high energy applications is often poor conductivity, narrow potential windows, electrochemical and mechanical This is limited by low stability (see, for example, Non-Patent Documents 15 and 16).

次に、本発明の多孔質合金化合物1の比較例について説明する。以下に示す比較例の多孔質合金化合物の特性は、実施例1と同じ測定方法で調べた。
(比較例1)
NiMnの二元合金の酸化−水酸化物3による電極を比較例1とした。実施例1と同様の方法でNi30Mn70合金のリボンを作製した。この合金リボンを1M(モル)の(NHSO溶液を用いて脱金属化して、安定ではないMnを脱離して、ナノ多孔質のNi86Mn14からなる二元合金を得た。ナノ多孔質の孔の大きさは、6〜7nmで実施例1の場合よりも大きい。この二元合金の分極により、ナノ多孔質のNi86Mn14からなる二元合金が酸化され、ナノ孔のチャンネルがNiMnの酸化−水酸化物で埋められる。
Next, a comparative example of the porous alloy compound 1 of the present invention will be described. The characteristics of the porous alloy compound of the comparative example shown below were examined by the same measurement method as in Example 1.
(Comparative Example 1)
An electrode made of NiMn binary alloy oxide-hydroxide 3 was used as Comparative Example 1. A Ni 30 Mn 70 alloy ribbon was prepared in the same manner as in Example 1. This alloy ribbon was demetalized using a 1M (mol) (NH 4 ) 2 SO 4 solution to desorb unstable Mn, and a binary alloy composed of nanoporous Ni 86 Mn 14 was obtained. . The size of the nanoporous pores is 6-7 nm, which is larger than that in Example 1. Due to the polarization of the binary alloy, the binary alloy composed of nanoporous Ni 86 Mn 14 is oxidized, and the nanoporous channel is filled with the oxidation-hydroxide of NiMn.

図19は、比較例1の多孔質合金化合物の分極後の走査型透過顕微鏡(STEM)像を示す図であり、挿入図は、制限視野電子線回折(SAED)像である。図19に示すSAEDパターンから、分極されたNiMn合金は、実施例1のNiMnCu合金と同様の構造を有していることが分かる。   FIG. 19 is a diagram showing a scanning transmission microscope (STEM) image after polarization of the porous alloy compound of Comparative Example 1, and the inset is a limited field electron diffraction (SAED) image. It can be seen from the SAED pattern shown in FIG. 19 that the polarized NiMn alloy has the same structure as the NiMnCu alloy of Example 1.

XPSの測定からは、Ni−Mnの酸化−水酸化物は、2価及び4価のMnイオンと2価のNiイオンを含んでいることを確認した。   From the XPS measurement, it was confirmed that the Ni-Mn oxide-hydroxide contained divalent and tetravalent Mn ions and divalent Ni ions.

図20は比較例1の多孔質合金化合物のCV曲線を示している。電位窓の大きさは1Vである。図の横軸は電圧(V)、縦軸は電流(A)である。図20に示すように、0.4V(酸化)近傍及び0.2V(酸化)の一組のレドックスピークが観測される。これらのピークは、Ni2+とNi3+の可逆的な反応に関係している。CV曲線には、電位窓が−0.4Vから0.1Vの範囲内では明らかに矩形の領域が存在している。この矩形領域は、Mnイオンの容量的な振る舞いに関係している。 FIG. 20 shows the CV curve of the porous alloy compound of Comparative Example 1. The size of the potential window is 1V. In the figure, the horizontal axis represents voltage (V) and the vertical axis represents current (A). As shown in FIG. 20, a set of redox peaks in the vicinity of 0.4 V (oxidation) and 0.2 V (oxidation) are observed. These peaks are related to the reversible reaction between Ni 2+ and Ni 3+ . In the CV curve, a rectangular region clearly exists when the potential window is in the range of −0.4V to 0.1V. This rectangular region is related to the capacitive behavior of Mn ions.

このように比較例1の多孔質合金化合物の容量特性には、Ni及びMnの両方の陽イオンが寄与している。この特性は、MnO−NiOからなる多孔質合金化合物の容量特性と同様である。 Thus, both the Ni and Mn cations contribute to the capacity characteristics of the porous alloy compound of Comparative Example 1. This characteristic is the same as the capacity characteristic of the porous alloy compound made of MnO 2 —NiO.

比較例1では、電位が−0.2Vよりも負側では、非可逆的なファラデー的なプロセスが観測された。この現象は、報告されたMnOの振る舞いと同様である。 In Comparative Example 1, an irreversible Faraday process was observed when the potential was more negative than -0.2V. This phenomenon is similar to the reported behavior of MnO 2 .

サイクル試験を数十回経過した後で、容量特性における矩形の領域は徐々に見えなくなり、そして電解質の色が黄色に変化した。この二元の酸化−水酸化物の不安定な容量特性は、Vの場合と同様である。 After several tens of cycles, the rectangular area in the capacitive characteristics gradually disappeared and the electrolyte color changed to yellow. The unstable capacity characteristics of the binary oxide-hydroxide are the same as in the case of V 2 O 5 .

XPS分析によれば、比較例1の多孔質合金化合物のMn濃度は、サイクル数と共に急激に減少した。これは、よりカソード電位側におけるMnイオンの溶解によると推測される。このように、比較例1の多孔質合金化合物は、大きな電位窓中では不安定である。   According to XPS analysis, the Mn concentration of the porous alloy compound of Comparative Example 1 rapidly decreased with the number of cycles. This is presumably due to dissolution of Mn ions on the cathode potential side. Thus, the porous alloy compound of Comparative Example 1 is unstable in a large potential window.

図21は、電位窓が−0.4Vから0.5Vで異なる掃引速度におけるCV曲線を示す図であり、横軸は電圧(V)、縦軸は電流(A)である。この図から明らかなように、レドックス反応は、Ni(OH)(非特許文献8参照)とNiOの反応と同様である。 FIG. 21 is a diagram showing CV curves at different sweep rates when the potential window is −0.4 V to 0.5 V, in which the horizontal axis represents voltage (V) and the vertical axis represents current (A). As is clear from this figure, the redox reaction is the same as the reaction between Ni (OH) 2 (see Non-Patent Document 8) and NiO.

(比較例2)
CuMnの二元合金の酸化−水酸化物による電極を比較例2とした。実施例1と同じ方法でCuMnの二元合金からなるCu30Mn70合金のリボンを作製した。この合金リボンを1M(モル)の(NHSO溶液を用いて脱金属化して、安定ではないMnを脱離して、ナノ多孔質のCuMnからなる二元合金を得た。ナノ多孔質の孔の大きさは、20〜30nmであった
(Comparative Example 2)
An electrode made of an oxide-hydroxide of a CuMn binary alloy was used as Comparative Example 2. A Cu 30 Mn 70 alloy ribbon made of a CuMn binary alloy was produced in the same manner as in Example 1. This alloy ribbon was demetalized using a 1M (mol) (NH 4 ) 2 SO 4 solution to desorb unstable Mn to obtain a binary alloy composed of nanoporous CuMn. The size of the nanoporous pores was 20-30 nm

図22は、比較例2の脱合金化したCuMnの二元合金のSEM像を示す。図22から明らかなように、脱合金化したCuMnのナノ多孔質の孔の大きさは、実施例よりも大きい。   FIG. 22 shows an SEM image of the de-alloyed CuMn binary alloy of Comparative Example 2. As is clear from FIG. 22, the size of the dealloyed CuMn nanoporous pores is larger than that of the example.

実施例1と同様に、脱合金化したCuMnの二元合金を電気化学的に分極した。
図23は、比較例2の分極後のCuMnの二元合金のSEM像を示す。図23から明らかなように、分極の後で、CuMnの二元合金は完全に酸化された。
As in Example 1, the dealloyed binary alloy of CuMn was electrochemically polarized.
23 shows an SEM image of the CuMn binary alloy after polarization in Comparative Example 2. FIG. As is apparent from FIG. 23, after polarization, the CuMn binary alloy was completely oxidized.

図24は、比較例2の多孔質合金化合物のX線回折(XRD)を示す図である。図の横軸は、2θ(度)、縦軸は、X線回折強度(任意目盛)である。図24から明らかなように、比較例2の多孔質合金化合物は、CuO、CuO、Cu等からなることが分かる。 24 is a diagram showing an X-ray diffraction (XRD) of the porous alloy compound of Comparative Example 2. FIG. The horizontal axis of the figure is 2θ (degrees), and the vertical axis is the X-ray diffraction intensity (arbitrary scale). As is apparent from FIG. 24, it can be seen that the porous alloy compound of Comparative Example 2 is made of CuO, Cu 2 O, Cu 4 O 3 or the like.

Cuの酸化物は、1MのKOH電解質中では、ナノ多孔質の銅において骨格部分の保護膜としては形成されないので、1V以下の狭い電位窓においても容量及びサイクル特性の安定性は劇的に失われる。   Since the oxide of Cu is not formed as a protective film for the skeleton in nanoporous copper in 1 M KOH electrolyte, the stability of capacity and cycle characteristics is dramatically lost even in a narrow potential window of 1 V or less. Is called.

比較例1及び比較例2や従来の擬似電気容量性材料に比較して、本発明の多孔質合金化合物1は、酸化−水酸化物3が金属陽イオンの混合した価数を有し、酸化−水酸化物3が電導性の高い金属骨格2により支持されている。このように、本発明の多孔質合金化合物1は、複合の組成からなる酸化−水酸化物3の高比容量を完全に利用するための高い電気的な伝導性を有している。高比容量は、材料中の複数の陽イオンの有効な利用により異なる電位における複数のレドックス反応に起因している。1.8Vという高電位窓と合わせて、酸化−水酸化物3に基づく電気二重層キャパシタ10は、高電力密度を保持して高エネルギー密度を提供することができる。   Compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2 and the conventional pseudo-electric capacitive material, the porous alloy compound 1 of the present invention has a valence in which the oxidation-hydroxide 3 is mixed with metal cations, and is oxidized. -The hydroxide 3 is supported by a highly conductive metal skeleton 2. Thus, the porous alloy compound 1 of the present invention has high electrical conductivity for fully utilizing the high specific capacity of the oxide-hydroxide 3 having a composite composition. The high specific capacity is due to multiple redox reactions at different potentials due to the effective utilization of multiple cations in the material. Combined with the high potential window of 1.8 V, the electric double layer capacitor 10 based on the oxide-hydroxide 3 can maintain a high power density and provide a high energy density.

酸化物と同様に、酸化−水酸化物3は、充放電のプロセスで脆弱で壊れ易いが、本発明の酸化−水酸化物3を用いた電極は、異常に高いサイクル保持特性を有している。このサイクル保持特性は、壊れやすい酸化−水酸化物3が、他の成分である金属骨格2のナノメートル(nm)オーダーの孔からなるチャンネルに機械的に収容されているからである。   Like the oxide, the oxide-hydroxide 3 is fragile and fragile in the charge / discharge process, but the electrode using the oxide-hydroxide 3 of the present invention has an unusually high cycle retention characteristic. Yes. This cycle retention characteristic is because the fragile oxide-hydroxide 3 is mechanically accommodated in a channel composed of pores in the nanometer (nm) order of the metal skeleton 2 which is another component.

高価ではない遷移金属合金の電気化学的な脱合金化と分極化で作製される本発明の多孔質合金化合物1による頑丈な電極は、高エネルギーで高電力の広い応用分野に対して工業レベルのスケールアップの準備ができている。本発明に用いた脱合金化と分極化は、工業レベルにおける電気化学的工程と互換性があり、さらに重要なことは高価な貴金属や薬品を含んでいない。   The rugged electrode made of the porous alloy compound 1 of the present invention produced by electrochemical dealloying and polarization of an inexpensive transition metal alloy is an industrial level for a wide range of high energy and high power applications. Ready to scale up. The dealloying and polarization used in the present invention is compatible with the electrochemical process at the industrial level and, more importantly, does not contain expensive precious metals or chemicals.

支持の不要な酸化−水酸化物3に基づく電極は、厚さを5〜6μm、つまり数μmから100μm台として、一辺の寸法をmmから10cm台にして作製できるので、直接、工業的な電気二重層キャパシタ10に使用することができる。   Electrodes based on oxide-hydroxide 3 that do not need to be supported can be made from 5 to 6 μm thick, that is, from several μm to 100 μm, with one side dimension from mm to 10 cm. It can be used for the double layer capacitor 10.

材料及び工程の低コストと量産性と従来得られなかった本発明の酸化−水酸化物3による優れた容量特性は、実用的な電気二重層キャパシタ10の応用に有望であることを示している。   The low cost and mass productivity of the materials and processes, and the excellent capacity characteristics due to the oxidation-hydroxide 3 of the present invention, which has not been obtained so far, show promise for practical electric double layer capacitor 10 applications. .

本発明の電気二重層キャパシタ10は、次世代のエネルギー貯蔵にも有効である。   The electric double layer capacitor 10 of the present invention is also effective for next-generation energy storage.

本発明は、上記実施例において、金属MがMn、金属MがNiとCuをベストモードとして詳細に説明したが、酸化物が擬似電気容量性をもつという理由からMnをVに置き換えても、高い電気伝導性を有しているという理由からNi及びCuを他の遷移金属に置き換えてもよい。これらの材料でも上記実施例と同様の製造方法で多孔質合金化合物を製造することができ、上記実施例と同様に、その多孔質合金化合物は、従来の電極構成材に比べて高い電位窓を有することが予想される。それ故、本発明は、実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。 Although the present invention has been described in detail in the above embodiments with the metal M 1 as Mn and the metal M 2 as Ni and Cu as the best mode, Mn is replaced with V because the oxide has pseudo-electric capacity. However, Ni and Cu may be replaced with other transition metals because they have high electrical conductivity. Even with these materials, a porous alloy compound can be produced by the same production method as in the above example. Like the above example, the porous alloy compound has a higher potential window than the conventional electrode constituent material. Expected to have. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention.

1:多孔質合金化合物
2:金属骨格
3:酸化−水酸化物
4:合金
5:多孔質の合金
10:電気二重層キャパシタ
12:分極性電極
12a:第1の分極性電極
12b:第2の分極性電極
13:セパレータ
14:電解液
15:集電極
1: porous alloy compound 2: metal skeleton 3: oxidation-hydroxide 4: alloy 5: porous alloy 10: electric double layer capacitor 12: polarizable electrode 12a: first polarizable electrode 12b: second Polarization electrode 13: Separator 14: Electrolytic solution 15: Collector

Claims (10)

記式(1):
(NiII CuI CuII Mn II Mn IV )O(OH)(HO) (1)
(式(1)中、a、b、c、d、e、f、g及びhは、それぞれ、a+b+c+d+e+f+g+h=100を満たす0又は正の数であり、d+e>a、d+e>b+cであり、20≦a+b+c+d+e≦40、20<f<40、20<g<40である
で表される多孔質合金化合物。
Under following formula (1):
(Ni II a Cu I b Cu II c Mn II d Mn IV e) O f (OH) g (H 2 O) h (1)
(In the formula (1), a, b, c, d, e, f, g and h, respectively, a + b + c + d + e + f + g + h = 100 than zero or a positive number der meet, d + e> a, a d + e> b + c, 20 ≦ a + b + c + d + e ≦ 40, 20 <f <40, 20 <g <40 )
A porous alloy compound represented by :
前記多孔質合金化合物の平均孔径が0.1〜10nmである、請求項1記載の多孔質合金化合物。 The porous alloy compound according to claim 1 , wherein an average pore diameter of the porous alloy compound is 0.1 to 10 nm. X線回折パターンにおいて、Cu、Ni及びMnに近接したピークと、2θ=36.5°及び2θ=61.6°とを有している、請求項1又は2に記載の多孔質合金化合物。 The porous alloy compound according to claim 1 or 2 , wherein the X-ray diffraction pattern has peaks close to Cu, Ni and Mn, and 2θ = 36.5 ° and 2θ = 61.6 °. 請求項1〜の何れか1項記載の多孔質合金化合物の製造方法であって、Mn,Ni,Cuで構成される合金を脱合金化して多孔質合金を製造する工程1と、
前記多孔質合金を、アルカリ溶液により分極化して多孔質合金化合物を得る工程2と、
を有する多孔質合金化合物の製造方法。
A manufacturing method of a porous alloy compound according to any one of claims 1~ 3, Mn, Ni, step 1 to produce a porous alloy and de-alloying composed alloy Cu,
Step 2 of polarizing the porous alloy with an alkaline solution to obtain a porous alloy compound;
A method for producing a porous alloy compound having
前記多孔質合金化合物が薄膜である、請求項4に記載の多孔質合金化合物の製造方法。 The method for producing a porous alloy compound according to claim 4, wherein the porous alloy compound is a thin film. 前記多孔質合金が、下記式(2):
Mn−Ni−Cu (2)
(式(2)中、x、y及びzは、x+y+z=100、x≦y、x≦zを満たす正の数であり、10≦x≦30である
で表される構成を有する、請求項4又は5に記載の多孔質合金化合物の製造方法。
The porous alloy has the following formula (2):
Mn x -Ni y -Cu z (2 )
(Equation (2), x, y and z, x + y + z = 100 , x ≦ y, Ri number der positive satisfying x ≦ z, is 10 ≦ x ≦ 30)
The manufacturing method of the porous alloy compound of Claim 4 or 5 which has the structure represented by these.
前記工程1において、前記合金を、硫酸アンモニウム((NHSO)、NaCl、KCl、NaSO 及びSOからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の溶液に浸漬して脱合金化して多孔質合金を得る、請求項4に記載の多孔質合金化合物の製造方法。 In the step 1, the alloy is immersed in a solution of at least one compound selected from the group consisting of ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), NaCl, KCl, Na 2 SO 4 and K 2 SO 4. The method for producing a porous alloy compound according to claim 4, wherein a porous alloy is obtained by dealloying. 前記アルカリ溶液を、KOH、NaOH、LiOHの何れかとする、請求項4に記載の多孔質合金化合物の製造方法。The method for producing a porous alloy compound according to claim 4, wherein the alkaline solution is any one of KOH, NaOH, and LiOH. 請求項1〜の何れか1項記載の多孔質合金化合物分極性電極として用いる電気二重層キャパシタ。 Electric double layer capacitor using a porous alloy compound of any one of claims 1 to 3 as a polarizable electrode. 前記多孔質合金化合物を集電極とする、請求項に記載の電気二重層キャパシタ。 The electric double layer capacitor according to claim 9 , wherein the porous alloy compound is used as a collector electrode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6376678B2 (en) * 2013-10-29 2018-08-22 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Catalyst containing porous nickel alloy compound and method for producing the same
CN107275097B (en) * 2017-07-17 2020-03-20 深圳中科瑞能实业有限公司 Potassium ion mixed super capacitor and preparation method thereof
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS558588B2 (en) * 1972-02-10 1980-03-05
JP4017208B2 (en) * 1996-05-09 2007-12-05 日鉱金属株式会社 Method for producing lithium cobaltate, lithium nickelate or lithium manganate
JP2001167760A (en) * 1999-12-10 2001-06-22 Mitsubishi Materials Corp Electrode active material for alkaline secondary battery and method for producing electrode active material for alkaline secondary battery
GB0229080D0 (en) * 2002-12-12 2003-01-15 Univ Southampton Electrochemical cell
JP2009299144A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for producing micropore nickel porous body, and micropore nickel porous body product thereof
JP2010144246A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Methods for producing micropore nickel porous body and micropore nickel-copper alloy porous body, and product obtained thereby
US8749953B2 (en) * 2010-06-30 2014-06-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electric double layer capacitor, lithium ion capacitor and manufacturing method thereof
JP6019533B2 (en) * 2010-12-21 2016-11-02 国立大学法人東北大学 Nanoporous metal core / ceramics layered composite, its manufacturing method, supercapacitor device and lithium ion battery
KR101199004B1 (en) * 2011-01-06 2012-11-07 성균관대학교산학협력단 Nano Porous Electrode for Super Capacitor and Method for Preparing the Same
JP2013008811A (en) * 2011-06-24 2013-01-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Collector for capacitor, electrode using the same, and capacitor
CN103227057B (en) * 2013-03-29 2015-12-09 中南大学 A kind of method preparing manganese dioxide electrode of super capacitor

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