2001 Fiscal Year Annual Research Report
層状化合物系固溶体の合成とリチウムインターカレーション挙動に関する研究
| Project/Area Number |
13450358
|
|---|
| Research Institution | Saga University |
|---|
Principal Investigator |
芳尾 真幸 佐賀大学, 理工学部, 教授 (60037885)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 博吉 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (00295023)
野口 英行 佐賀大学, 理工学部, 教授 (60093978)
|
|---|
| Keywords | リチウム電池 / 固溶体 / 層状構造 / LiNiO_2 / LiCrO_2 / Li_2MnO_3 / Li_2TiO_3 / 正極材料 |
|---|
| Research Abstract |
本年度はLiNiO_2-Li_2MnO_3系固溶体が全組成範囲で生成し、層状構造を保つことを明らかにした。層状構造の乱れはNi含量が高いほど大きいくなるがLi層内の遷移金属の割合は最大でも3%以内であった。この固溶体へのリチウムのインターカレーションはNi/(Ni+Mn)<0.5の領域ではNi含量と対応し、Ni^<3+>/Ni^<4+>のレドックスで反応が進行することが明らかとなった。Ni含量が高い領域での容量はNi含量からの期待値よりも減少し、LiNiO_2の電気化学特性が強く現れている。充放電中の構造変化は、Ni/(Ni+Mn)>0.2以上では類似しており、全領域にわたり均一固相反応でリチウムのインターカレーションが進行することも明らかとなった。これらの成果はJ. Power Sources誌に公表される。LiMnO_3の代わりLi_2TiO_3を用いてもLiNiO_2と固溶体相(Ni/(Ni+Ti)>0.5)を生成することを確認しているがTi含量が増加すると層状構造の乱れが著しく増大し、Ni/(Ni+Ti)=0.5では岩塩型構造へと変化する。Ni/(Ni+Ti)<0.9では構造の乱れを反映し、電気化学特性も著しく低下する。この内容は本年度の電池討論会で発表予定である。
また、LiCrO_2がLi_2TiO_3と全組成領域で層状構造を有する固溶体を生成することを見出した。この成果は昨年の電池討論会で既に公表し、現在投稿準備中である。この化合物はLi : Cr : Ti=3:1:1の原子比で最大の容量を示す。容量は充放電温度に依存すること、分極が大きいなど現在のところ実用材料としての問題点も有するが60℃にすれは200mAh/g以上の容量を示すことが大きな魅力である。
|
