遷移金属塩化物グラファイト層間化合物のリチウム二次電池正極材料としての評価

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11680507
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 岸 富也 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (50051412)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片山 靖 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (50286639) ; 美浦 隆 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (50051917)
• Keywords: グラファイト層間化合物 / リチウム二次電池正極活物質 / 塩化鉄 / 遷移金属塩化物 / 酸化クロム / 遷移金属酸化物

Research Abstract

本年度はアクセプター型遷移金属-グラファイト層間化合物として三塩化鉄およびおよび三酸化クロム-グラファイト層間化合物を取り上げ,種々の有機電解液中における電気化学的リチウム挿入挙動について検討を行った.
三塩化鉄-グラファイト層間化合物はグラファイトと無水三塩化鉄を塩素雰囲気下で加熱することによって合成した.その粉末X線回折の結果から第2ステージの三塩化鉄-グラファイト層間化合物が生成していることを確認した.この三塩化鉄-グラファイト層間化合物を試料電極として種々の電解液中で電気化学的リチウム挿入を試みた.いずれの電解液を用いた場合についても放電時には電位は通電電気量の増加に伴って単調に減少した.放電後の試料電極のX線回折パターンから,放電時には三塩化鉄-グラファイト層間化合物中の3価の鉄の還元過程とグラファイト層間化合物の還元分解が並行して起こっていることが示唆された.放電後,充電を試みたが電位は急激に上昇し,逆反応はほとんど起こっていないと考えられる.
三酸化クロム-グラファイト層間化合物は酢酸溶媒法によって合成し,得られた第3ステージの化合物を試料電極として用い,種々の電解液中で電気化学的リチウム挿入を試みた.いずれの電解液を用いた場合についても放電時には電位は通電電気量の増加に伴って急激に減少した.放電後の試料電極のX線回折パターンから,放電時には三酸化クロム-グラファイト層間化合物は還元分解していることが示唆された.また,炭酸エチレン-炭酸ジエチル混合溶媒を用いた場合には,三酸化クロム-グラファイト層間化合物の還元分解によって生じたグラファイトに対するリチウム挿入が起こっていることを確認した.