カーボンナノスペース・π電子系の構造・物性制御、機能発現

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650986
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 東原 秀和 信州大学, 繊維学部, 教授 (40026141)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沖野 不二雄 信州大学, 繊維学部, 講師 (60214037)
• Keywords: リチウム二次電池 / メソカーボンマイクロビーズ / 表面フッ素処理 / リチウム二次電池炭素負極 / 充放電特性

Research Abstract

1.メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)の表面フッ素処理によるナノスペース構造とπ電子系の物性制御
(1)1000℃熱処理(MCMB-1000)および2800℃熱処理(MCMB-2800)試料をF_2-1atm、200℃、5days、0.2atm、25℃、15minの条件でフッ素処理した。MCMB-1000からは、C_<0.7>FとC_<0.9>Fが生成し、MCMB-2800からはC_<6.7>FとC_<30>Fが生成した。
(2)フッ素処理の前後でXRDパターンに変化が認められず、フッ素付加は最表面のみであることが解る。XPSのClsおよびFlsスペクトルの解析から、C_<0.7>FとC_<0.9>FにおけるC-F結合は共有結合であり、C_<6.7>FとC_<30>Fでは半イオン性であること、何れのC_xFでも、バルク層では、π電子系が完全に保存されていることが明らかにされた。
2.表面フッ素処理MCMB(F-MCMB)のリチウム二次電池炭素負極としての性能評価
F-MCMBを正極とするリチウム二次電池F-MCMB/LiClO_4-PC/Liおよび、F-MCMB/LiClO_4-(EC+DEC)/Liを試作し、サイクリックボルタンメトリーによる溶媒の分解と充放電特性を調べた。
(1)MCMB-2800から得られたC_<6.7>FとC_<30>F電極では、溶媒の分解が観測され、可逆容量は未処理MCMB-2800よりも低下するなど、負極特性の向上は認められなかった。
(2)MCMB-1000から得られたC_<0.7>FとC_<0.9>F電極では、電解液として、EC+DEC系を用いた場合、著しい負極特性としての向上が認められた。例えば、5サイクル目の放電容量は222mAh/gであり、クーロン効率は91%であった。未処理のMCMB-1000は3サイクル以降では可逆容量が殆ど0である。
表面のナノスケール細孔構造、電子状態との関連が次年度の課題である。