1998 Fiscal Year Annual Research Report
層状酸化物超薄膜のリチウム挿入脱離特性と半導体物性に対する膜厚の効果
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10650803
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
仁科 辰夫 山形大学, 工学部, 助教授 (60172673)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松木 健三 山形大学, 工学部, 教授 (70006998)
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| Keywords | 層状酸化物 / リチウム電池 / 二次電池 / 光応答 / 光電気化学 / 光充電 / インターカレーション / 異種接触界面 |
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| Research Abstract |
まず,層状酸化物超薄膜合成法の検討を行った。目的層状酸化物前駆体としての金属超薄膜を電解メッキにより集電体上に析出させ,それを溶融炭酸塩中でin situ酸化することにより目的層状酸化物を合成する手法を試みた。この方法ではAu集電体上に結晶性が極度に発達したLiCoO_2超薄膜の合成が可能であったが,Mn系の酸化物ではLiMnO_2あるいはLiMn_2O_4のようにLi^+挿入脱離するものは得られず,Mnの平均価数は+2.6程度であった。また原子吸光による分析結果では酸化物中にはLiが含まれておらず,Mn_3O_4で酸化が停止したままであることがわかった。そこでMn系酸化物に関してはディップコーティング法を採用し,Pt集電体上にLiMn_2O_4超薄膜を作成することができた。これらの有機電解液中でのLi^+挿入脱離特性は優れており,固相内の電気化学反応としては1mV/sという高速な掃引速度でも可逆で美しい芸術的なサイクリックボルタッモグラムが得られた。10mV/sという掃引速度では可逆性に劣る歪んだ波形が得られた。可逆性を支配する因子として集電体酸化物超薄膜の異種接触界面,あるいは酸化物超薄膜電解液の接触界面が考えられる。粉体酸化物を用いたペレット電極による検討結果では,溶液抵抗によるiR降下が波形の歪みの原因ではなく,集電体酸化物超薄膜電解液の異種接触界面が重要な役割を演じていることが分かった。そこで,集電体金属としてAlを採用し,バリア型アルミ陽極酸化皮膜を生成させた上に酸化物/炭素のペレット電極を圧着し,その挙動を検討したところ,酸化物中に存在する欠陥ぶとその修復過程の制御がLi^+挿入脱離特性に重要な役割を演じており,炭素との異種接触界面ではこの欠陥部の修復が妨げられ,活性状態に維持されたままになることが分かった。その欠陥部の挙動をさらに掘り下げるため,光応答の測定を現在試みている。
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[Publications] 立花 和宏: "Effect of Hetero-contacts at Active Matelial/Conductive Additives on Lithium Intercalation/Deintercalation of LiCoO_2" 電気化学. 66・12. 1248-1252 (1998)
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[Publications] 王 献明: "マイクロ電極を用いる有機電解液と金属の安定性の評価" 電気化学. 67・2. 145-150 (1999)
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[Publications] 立花和宏: "Development of In situ a.c. impedance measurement system under constant-Currentinditions and its application to galvanostatic discharge of electrclytic manganese dioxide in alkaline solution" Journal of Power Sources. 74. 29-33 (1998)
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[Publications] 松木健三: "LiMn_2O_4系に対する導電付与剤,集電体&電解液の効果" マテリアル インテグレーション. 12・3. 35-42 (1999)
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[Publications] 立花和宏: "The Function of Carbon as Conductive Agent for Primary and Secondary Batteries" Progress in Batteries and Battery Materials. 17. 242-244 (1998)
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[Publications] 立花和宏: "Charge-discharge characteristic of LiMn_2O_4 as the Cathode for Lithium Secondary Battery-Effect of cathode Particle Size-" Progress in Batteries and Battery materials. 17. 273-275 (1998)
