2001 Fiscal Year Annual Research Report
電気化学的挿入/脱離反応における酸化物/炭素ヘテロ接合界面の機能解明と応用展開
| Project/Area Number |
12650804
|
|---|
| Research Institution | Yamagata University |
|---|
Principal Investigator |
仁科 辰夫 山形大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60172673)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
立花 和宏 山形大学, 工学部, 助手 (50241724)
|
|---|
| Keywords | 層状酸化物 / リチウム電池 / 二次電池 / インターカレーション / 不動態皮膜 / 導電助材 / 異種接触界面 / 有機電解液 |
|---|
| Research Abstract |
前年度の成果を受け、さらに研究を展開し、以下の成果をあげた。
1.リチウム二次電池駆動用電解液中の微量水分は,アルミニウム表面に生成する不動態皮膜をより強固にした。その結果,LiBF_4溶液中ではリチウム電池のサイクル特性が向上したが,LiPF_6溶液中では逆にサイクル特性を劣化する結果となった。LiPF_6はLiBF_4よりも水に対して不安定であり,微量の水分により加水分解してHFを生成し,系を強酸性にしてしまう。このHFによってLiMn_2O_4活物質自体が電解液中に腐食・溶解してしまうため,充放電サイクル特性が芳しくなかったものと考えられる。LiBF_4はLiPF_6よりも加水分解しにくいため,有機電解液中に多少の水分が混在していてもLiMn_2O_4活物質自体を腐食・溶解することなく,逆にアルミニウム集電体の不動態皮膜を安定化させるために,適量な水が不純物として存在するほうが充放電特性が向上するものと考えられる。
2.HFを生成せずにアルミニウム集電体の不動態皮膜を安定化させる添加物として,電解質を分解してHFを生成しないもので,かつ不動態皮膜に対する酸化物イオン供給源となりうるものを選択すればよい。その一例としてLiNO_3を電解液に添加したものは良好な結果であった。
3.Al集電体を熱処理した強固なAl_2O_3不動態皮膜にUFCを塗布したものは、不動態皮膜を通して大きな電流を流すことができ、炭素との接触が不動態皮膜に導電性を付与していることを明らかにした。この接触抵抗を小さくすれば、10秒以内の急速充放電も可能である。
現在、これらの成果をもとに、協力企業とコイン型小型電池を試作して10秒で充放電できる電池の実証試験を準備中である。特許も含めて準備を進めているので、詳細は明らかにはできないが、近いうちにすばらしい成果を皆様に御披露できるものと思う。
|
