2008 Fiscal Year Annual Research Report
リチウム二次電池用炭素薄膜電極の表面被膜と電極反応速度に関する研究
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18750169
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
福塚 友和 Kyoto University, 大学院・人間・環境学研究科, 助教 (90332965)
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| Keywords | 電池 / 電気化学 / リチウム二次電池 / 炭素負極 / 薄膜 / 表面被膜 |
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| Research Abstract |
リチウム二次電池用炭素負極においては、リチウムイオン移動過程において、炭素電極、表面被膜、電解質が関係するため、電極/電解質界面が複雑である。そこで、本研究では電極に結着剤の影響を受けないバインダーフリーな炭素薄膜電極を用い、電極/電解質界面を単純化した。これにより、各要素が電極反応速度に与える影響を明らかにすることでリチウム二次電池の高性能化の指針を与えることを目的としている。昨年度に引き続き、本研究では表面被膜に着目して表面被膜が電極反応速度に与える影響を調べた。本年度の成果概要は以下の通りである。
1. 炭素薄膜表面に三フッ化窒素プラズマ処理を行って、炭素薄膜表面にフッ素を導入した。三フッ化窒素流量を増加させるとフッ素の導入量が増加することがオージェ電子分光測定から確認できた。表面被膜形成にEC系電解液を用いてサイクリックボルタンメトリー測定を行った。これから還元分解挙動が異なり、表面被膜が変化していることが示唆された。
2. 表面被膜形成後に、電解液をEC系あるいはDMSO(ジメチルスルホキシド)系、EC系にクラウンエーテルを添加した電解液に入れ替えてCV測定と活性化エネルギー測定を行った。表面修飾にEC系あるいはDMSO系ではいずれも活性化エネルギーが若干増加した。この要因としては表面被膜内のフッ素が溶媒和リチウムイオンを安定化させたことで、活性化エネルギーを増大させたと考えられる。クラウンエーテルを添加したEC系電解液では、表面修飾炭素薄膜で上記と比べて低い活性化エネルギーであった。すなわち、この系ではフッ素が活性化状態を安定化させる可能性が示唆された。これは脱溶媒過程がどの場所で起こるかでフッ素の活性化エネルギーへの影響が異なることを示唆している。
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