1998 Fiscal Year Annual Research Report
熱測定による低温焼成炭素へのリチウムのアロイングの反応機構の解析
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10137231
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小久見 善八 京都大学, 工学研究科, 教授 (60110764)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 武志 京都大学, 工学研究科, 助手 (80291988)
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| Keywords | リチウム二次電池 / 低結晶性炭素材料 / 負極 / ヒステリシス / 熱測定 |
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| Research Abstract |
リチウム二次電池は高エネルギー密度を有し、携帯用電子機器の電源、電気自動車の電源や負荷平準用として期待され、研究・開発が競われている。現在、負極材料として高黒鉛化炭素材料が用いられているが、更なる高エネルギー密度を有する低結晶性炭素材料の研究が盛んである。低温焼成炭素は600〜1000mAh/gという高い容量が報告されているが、充放電の電位に大きなヒステリシスが見られる。さらなるリチウム二次電池の高性能化には低温焼成炭素の使用は望ましく、この大きなヒステリシスの原因を解明することは非常に重要である。
本年度は低結晶性炭素へのリチウム挿入脱離と同時に熱測定を行い、低結晶性炭素へのリチウム挿入脱離機構・ヒステリシスの原因を解明することを目的とした。
試料には700度で焼成したメソカーボンマイクロビーズ(MCMB700)を用いた。充放電測定を行った結果、充電時の曲線が直線的に減少する領域、0V付近のプラトー領域でそれぞれ挿入されるリチウムは、放電時の曲線が直線的に増加する領域、1V付近のプラトー領域にそれぞれ対応し、充放電曲線が直線的に変化する領域では、充放電電位の対称性がよいことから、可逆的なリチウムの挿入脱離反応が主に進行していることが分かった。
この試料を用いて、定電流充放電と同時に熱測定を行った結果、充電時、放電時共に、電位曲線が直線的に変化する領域、プラトー領域に対応するように、発熱挙動に変化が見られた。 充放電の速度を変えた熱測定では、前半の充放電曲線が直線的に変化する領域では速度の違いによる発熱挙動の変化はほとんど見られなかったが、後半のプラトー領域では速度の増加と共に発熱量の増加が観測された。これらの結果から、低結晶性炭素内の微小結晶子の炭素層間、エッジという2つのリチウム吸蔵サイト間をリチウムが移動する際に、そのエネルギーギャップに相当する熱を放出することが示唆された。
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Research Products
(1 results)
