リチウム二次電池電極材合成のためのソフトプロセス開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555190
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 稲垣 道夫 北海道大学, 工学部, 教授 (20023054)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 樋口 俊一 大阪工業技術研究所, 研究室長 ; 清水 晃 北海道大学, 工学部, 助手 (90002013) ; 金野 英隆 北海道大学, 工学部, 助教授 (50002316)
• Keywords: リチウム二次電池 / 電極材料 / ソフトプロセス / LiMn_2O_4 / V_2O_5 / 炭素材料 / 正極 / 負極

Research Abstract

1)正極材として最も有望視されているLiMn_2O_4および新しい可能性としての金属含有V_2O_5ブロンズの合成のためのソフトプロセスについて検討した.
正極材としてのLiMn_2O_4微粒子をリチウム,マンガンそれぞれのジカルボン酸(酒石酸,マロン酸,コハク酸,蓚酸)塩を用いて450℃以下の比較的低温での合成できることを明らかにした.その生成機構をジカルボン酸の役割に注目して検討した.また,生成したLiMn_2O_4の構造パラメータ(結晶性,陽イオン分布,格子定数,など)と電池性能(電池容量,クーロン 効率,など)との対応関係を検討し,その結晶性が電池容量に強い影響を持つことを明らかにした.
ニッケルイオンを含有したV_2O_5キセロゲルを60℃で合成するプロセスを開発し,そのキセロゲルを400℃で加熱処理することによってブロンズに変換した.このブロンズの正極としての容量を決定し,リチウムの挿入量を支配する構造因子を検討した.リチウムの挿入がホストV_2O_5の電荷バランスによって支配されているのではなく,ホストの結晶構造中の挿入可能な場所が決まっており,その数によって支配されることを明らかにした.
2)球状フェノール樹脂から700〜1200℃の比較的低温で,種々の雰囲気を用いて,炭酸化することによって作製した炭素材について,特に気孔構造を中心に評価した.炭酸ガスおよび窒素ガスの吸着および脱着等温線の詳細な測定,解析から,フェノール樹脂の炭素化と活性化(賦活)プロセスを区別して議論した.また,その電池電極としての挙動について予備的検討を行った.

Research Products

• [Publications] M. Inagaki: "Lithium insertion into vanadium oxide bronze containing nickel" Solid State Ionics. 78. 275-279 (1995)
• [Publications] T. Watanabe: "New process for the preparation of M^<2+>-V_2O_5 xerogels and their transformation to M^<2+>-V_2O_5 bronzes" Journal of Materials Chemistry. 5. 753-756 (1995)