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2008 Fiscal Year Annual Research Report

ナノ正極材料におけるリチウムイオン拡散現象への界面効果の解析

Research Project

Project/Area Number 20810029
Research InstitutionChuo University

Principal Investigator

大久保 將史  Chuo University, 理工学部, 助教 (20453673)

Keywordsリチウムイオン電池 / 正極材料 / ナノ粒子 / ナノイオニクス
Research Abstract

近年の地球温暖化対策、省エネルギー化に極めて有力な打開策となりうる高性能2次電池、特に、リチウムイオン2次電池における高性能型正極材料の開発を目指し、安価かつ安定な構造を持つLiMn_2O_4について、水熱反応を利用したナノ化の研究開発を行った。水熱反応の条件を制御することにより、単純なナノ化だけでなくナノ結晶LiMn_2O_4の粒子サイズも制御可能であることを明らかにし、高出力型電極材料としてだけでなく界面効果の評価モデルとして利用可能なナノ結晶LiMn_2O_4の合成プロセスを確立した。
合成されたナノ結晶LiMn_2O_4は、構造・物性・電気化学特性の観点から極めて特異的な性質を示すことが、粉末X線回折、ICP発光分析、ラマン分光、IR分光、Li-NMR、XAS、EELS、磁気測定、電気化学測定から明らかにされた。一方、ナノ化によりリチウムイオン拡散距離が短縮されたことを反映して、ナノ結晶LiMn_2O_4は極めて高い出力特性を持つことが明らかとなり、特に、粒子がモノドメイン化する極めて小さな粒子サイズの領域においてその傾向は顕著であった。
また、リチウムイオン拡散現象への界面効果に関しては、ナノ材料中におけるリチウムイオン拡散係数を測定可能な電気化学的測定法がこれまでに確立されていなかったこともあり、これまでにあまり研究がなされていなかった。そこで、ナノ化により増大した表面における電荷移動抵抗を考慮したリチウムイオン拡散係数測定法を新規に確立し、実際の電極材料に応用可能であることをAb intio計算との比較により検証した。

  • Research Products

    (7 results)

All 2009 2008

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Determination of activation energy for Li ion diffusion in electrodes2009

    • Author(s)
      Masashi Okubo, et al.
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B 113

      Pages: 2840-2847

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Control of charge transfer phase transition and ferroma gnetism by photoisomerization of spiropyran for an organic-inorganic hybrid system, ( SP) [ Fe^〈II〉 Fe^〈III〉( dto)^3]( SP=spiropyran, dto = C_2O_2S_2)2009

    • Author(s)
      Noriyuki Kida, et al.
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society 131

      Pages: 212-220

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phonon confinement effect on nanocrystalline LiCo02 synthesized from rapid thermal annealing method2008

    • Author(s)
      Masashi Okubo, et al.
    • Journal Title

      Journal of Physics and Chemistry of Solid 69

      Pages: 2911-2915

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ナノ結晶LiCoO_2の合成と電極特性2008

    • Author(s)
      大久保将史, 他
    • Journal Title

      電気化学および工業物理化学 76

      Pages: 349-353

  • [Presentation] ナノ正極材料におけるリチウムイオン拡散速度の解析2008

    • Author(s)
      大久保将史, 他
    • Organizer
      第34回固体イオニクス討論会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2008-12-03
  • [Presentation] ナノ正極活物質の水熱合成と高出力電極特性2008

    • Author(s)
      大久保将史, 他
    • Organizer
      第49回電池討論会
    • Place of Presentation
      堺リーガロイヤルホテル
    • Year and Date
      2008-11-07
  • [Presentation] 水熱法を用いたリチウムイオン2次電池用ナノ正極材料の合成2008

    • Author(s)
      大久保将史, 他
    • Organizer
      日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2008-09-17

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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