炭素ナノチューブを用いる高容量Liイオン2次電池負極の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875166
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 石原 達己 大分大学, 工学部, 助教授 (80184555)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西口 宏泰 大分大学, 工学部, 助手 (10274739)
• Keywords: Liイオン2次電池 / 負極 / 炭素ナノチューブ / 合成条件 / 加熱処理 / CH_3COOMn添加効果

Research Abstract

本研究では種々の反応条件および種々の触媒を用いてCH_4および種々の炭化水素を分解して得た炭素ナノチューブを用いて、高いLiの挿入容量を有する炭素負極の開発を目的としている。今年度はCH_4分解時における接触時間の影響を検討し、接触時間を長くすればする程、Liの挿入容量が大きくなることを見い出した。一方、可逆容量は合成時の接触時間に依存しておらず、300mAh/g程度の大きな容量を示すことがわかった。一方、炭化水素の種類をCH_4からC_2H_4,C_2H_6,C_3H_8とすると炭素は析出し易くなるが、得られる炭素はバルク状の炭素であり、挿入容量からはC_2H_4を分解して得た炭素が最も大きなLiの可逆挿入容量を有することを見い出した。炭素チューブを粉砕処理したところ、表面積は大きく向上したが、Liの不可逆挿入容量も大きく向上することがわかった。そこで、粉砕処理はLiイオン2次電池の負極特性を大きく低減させた。一方、加熱処理は炭素の結晶性の向上に有効なので、Liの挿入容量が向上することがわかった。Liの挿入容量は加熱温度の増加とともに向上し、1300℃で加熱処理した折に、330mAh/gの容量に到達した。ラマン分光分析の結果、結晶性の炭素の含有量が加熱処理により、大きく向上したので、Li挿入容量の向上は、アモルファス炭素の減少によるものと推定される。一方、Liの挿入容量に及ぼす金属酸化物の修飾効果を検討した。その結果、正極に使われるMnは負極の特性を大きく低下させることがわかった。しかし,CH_3COOMnを用いてMnを担持すると、逆に負極容量は増加することがわかった。以上より、CH_4分解して得た炭素は大きなLiの挿入容量を有することがわかった。

Research Products

• [Publications] T.Ishihara,A.Kawahara,H.Nishiguchi,M.Yoshio,Y.Takita: "Effects of synthesis condition of graphitic nanocabon tube on anodic property of Li ion rechargeable battery"J.Power Sources. (in press).