2002 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
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13450358
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
芳尾 真幸 佐賀大学, 理工学部, 教授 (60037885)
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| 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)
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| Keywords | リチウム電子 / 固溶体 / 層状構造 / LiNiO_2 / LiCrO_2 / Li_2MnO_3 / Li_2TiO_3 / 正極材料 |
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| Research Abstract |
昨年度は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。この成果に基づきLi_2MnO_3を同じタイプの層状化合物であるLi_2TiO_3と変えたLiNiO_2-Li_2TiO_3固溶体系の生成を確認し、この固溶体系も優れたリチウム電池正極特性を示すことを明らかにした。しかしTi含量が増加すると層状構造の乱れが著しく増大し、Ti/(Ni+Ti)>0.4では岩塩型構造へと変化する。Ti/(Ni+Ti)>0.1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。しかしながらこの材料の電気化学特性は、作動温度に大きく依存し、60℃付近まで作動温度を挙げると岩塩型構造の場合でも100mAh/gの放電容量が出現する。特に、Ti/(Ni+Ti)=0.5の試料では、合成条件によりLi_<1+x>Ni_<0.5>Ti_<0.5>0_2(0.5>x>0)が生成する。xの値は酸素雰囲気が強くなると大きくなり、層状構造性が増大する。この成果の一部は、J. Power Sources及び2003年電気化学会で発表する。
上記LiNiO_2-Li_2TiO_3固溶体系のLiNiO_2をLiCrO_2と変えた新固溶体系も見出した。LiCrO_2はLi_2TiO_3と全組成領域で電気化学的に活性な層状構造を有する固溶体を生成することを見出し、その詳細の一部は既に学術誌に公表した。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。この研究の詳細は、本年米国電気化学会誌5月号に掲載予定である。
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[Publications] L.Zhang, H.Noguchi, M.Yoshio: "Synthesis and electrochemical properties of Li-Ni-Mn-O compounds"Journal of Power Sources. 110. 57-64 (2002)
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[Publications] L.Zhang, H.Noguchi, M.Yoshio: "Novel layered Li-Cr-Ti-O cathode materials for lithium rechargeable betteries"Electrochem. Commun.. 4. 560-564 (2002)
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[Publications] L.Zhang, H.Noguchi: "Novel layered Li-Cr-Ti-O chathode materials related to the LiCrO_2-Li_2TiO_3 solid-solution"J.Electrochem. Soc.. (印刷中). (2003)
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[Publications] L.Zhang, T.Muta, H.Noguchi, X.Wang, M.Zhou, M.Yoshio: "Pecular electrochemical behavior of (1-x)LiNiO_2-xLi_2TiO_3(0.05<x<0.5)cathode materials prepared by spray drying"Journal of Power Sources. (印刷中). (2003)
