2010 Fiscal Year Annual Research Report
リチウム系蓄電デバイスにおけるSEI皮膜成長過程に係る研究
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21550177
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
曽根 理嗣 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (70373438)
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| Keywords | 電池 / 電気化学 / SEI皮膜 / 評価解析 / リチウム |
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| Research Abstract |
より大電力での放電を可能にする蓄電デバイスとしてリチウム系蓄電デバイスの研究が進んでいる。これらのデバイスでは、負極での安定な反応を維持するためには負極表面上に形成される皮膜(通称、SEI(Solid Electrolyte Interface)皮膜)の形成が不可欠である。この皮膜により、負極材料の電解液への溶解を防ぎつつ、電池としての安定な充放電反応が実現されている。ただしこの皮膜はインピーダンスが高く、皮膜成長が進むと電池内部抵抗が増大する。また皮膜成長には負極内部のリチウムイオンが消費されるため、皮膜成長に従い電池の容量が低下してしまう。このようにリチウムイオン二次電池およびリチウムイオンキャパシタを安定に動作させるために不可欠であるSEI皮膜であるが、過大に成長すると内部抵抗(インピーダンス)の増大や容量の低下を起こして電池の性能を劣化させることに繋がるため、厚さや成長に係り適切な制御が望まれるところである。そのような中で、リチウムイオン二次電池の研究の中では、高温ではSEI皮膜の成長が助長されることが知られている。
平成21年度は、同一の品質管理体制の中で製作された複数種のリチウム系蓄電デバイスを用意した。また、評価するためのインキュベータや充放電装置を整備し、当初予定していた高温保管試験を立ち上げた。平成22年度はこの研究を継続し、一定期間の保管を終えた後の電池のインピーダンス計測を行い、電池内部抵抗の変化およびそれに伴う電気化学反応における活性化エネルギーの推移を継続的に取得/評価した。また、平行して異なる正極材料を使用した電池の入手を進め、正極材料の違いによる上記性状に当たる影響について、評価が可能な状態とした。
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