電池正極活物質として使用できる新しい高電子伝導性複合酸化物に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650827
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 江坂 孝男 鳥取大学, 工学部, 教授 (70116317)
• Keywords: ペロブスカイト / 酸化物 / 電子伝導性 / セラミックス / 正極活物質 / 電池

Research Abstract

本研究では、CaMnO_3,を母体とした酸化物、あるいはMnの代わりに安価なFeを含む酸化物に注目して新しい高電子伝導性の複合化合物の合成を試み、これらを電池の活物質とした場合の放電特性について検討した。
まず、Ca_<1-x>Nd_xMnO_<3-δ>(X=0.1)で示される試料の酸素含有量(3-δ)は、出発原料の混合粉末のTGA結果より空気中、室温で2.90と決定された。さらに、電池活物質用に調製した多孔質セラミックスの導電率は、空気中、室温付近で5.5x10^1Scm^<-1>と比較的高い値を示した。上記組成試料で構成した多孔質セラミックス電極は、KOH水溶液中で放電を開始すると、初期に著しい電位降下を生じるが、比較的良好な電位平坦性を示し、グラファイトなどの導電剤を添加することなしで電池活物質として機能した。この場合の放電は、Mnの価数変化によるものと考えられた。しかし、Caサイトの一部をLa^<3+>で置換したときよりも、若干放電容量は低下した。そこで試料をCa_<0.9>La_<0.1>MnO_<3-δ>,にもどし、原料のボールミリングだけで導電性試料固溶体が得られないか検討した。しかしこの試料の調製はうまく行かないことが分かった。比較のため行ったLa_<2/3-x>Li_<3x>TiO_3では可能であったことから,原料に用いたMn_2O_3の固さが問題であろうと考えられた。
次に、CaFeO_3系試料の調製を試みた。文献的には、高酸素圧下でしか調製できないものである。実際に純酸素気流中で調製を試みたが、ペロブスカイト型のものは得られず、ブラウンミラライト型のもの(Ca_2Fe_2O_5)が得られた。この場合のKOH水溶液中での放電は、全く平坦部を示さなかった。この化合物中ではFeの価数変化は非常に起きにくいものと考えられた。そこでCaをSrに変えたSrFeO_3系試料について検討した。この場合確かにペロブスカイト型酸化物の調製は可能であった。またセラミックスは活物質として作動することが分かった。しかしその単位重量あたり放電容量は、上記のものに比べてかなり小さくなった。現在、放電容量の改良と二次電池特性について更に検討を続けている。

Research Products

• [Publications] S.Takai: "Mechanical Alloying of the Perovskite-type structured Powder of La_<2/3→L> Li_<3x> TiO_3 Showing Lithium Ion conduction" Material Science Forum. 269. 93-97 (1998)
• [Publications] T.Esaka: "NR Measurements to study the Reversible Transter of Lithium Ion in Lithium Titanium Oxide" Material Re search Society Symposium Proceedings. 496. 335-340 (1998)
• [Publications] H.Sakaguchi: "Synthesis of Lithium Storage Intermetallic Compounds as Anode Material" Denki Kagaku. 66・12. 1291-1292 (1998)
• [Publications] T.Esaka: "Proceeding of the 9th CIMTEC-Wored Ceramic Congress and Forum on New Materials" Application of the CaMnO_3-based High Electronic Conductivity Ceramic to Cathode Active Material in Alkaline Battery(印刷中), 8 (1999)