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2010 Fiscal Year Annual Research Report

リチウムイオン電池のためのコンポジット正極材の開発とそれらの電池特性解明

Research Project

Project/Area Number 22550169
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

小澤 清  独立行政法人物質・材料研究機構, 光触媒材料センター, 主幹研究員 (90343855)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 茂筑 高士  独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導材料センター, 主幹研究員 (20354293)
藤井 宏樹  独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導材料センター, 主幹研究員 (80354306)
Keywordsリチウムイオン電池 / コンポジット正極材
Research Abstract

マンガンベース層状化合物、Li_<1.95>Mn_<0.9>Co_<0.15>O_3を新規に合成し、それらについて、粉末X線回折、中性子回折測定による構造解析を行い、リチウム二次電池正極材としての電池特性を調べた。その結果、本化合物は、単斜晶系で、空間群C2/mの構造をもつ新規の化合物であり、従来のマンガンベース化合物には見られない特異な充放電特性、すなわち、初期サイクルにおける急激な容量の増加とサイクル特性の向上、を示した。例えば、充放電電位2.0-4.8V、電流密度20mAg^<-1>の充放電条件下では、初期の10サイクルで放電容量は46.3から192.1mAg^<-1>まで上昇し、さらに60サイクルでも170.1mAg^<-1>という高い充放電容量を保持していた。
このような電池特性発現は、化合物中の組成に大きく依存し、マンガンとコバルトの組成比が0.9:0.15付近でしか観察されないものである。また、本特性は、充放電に伴い構造が変化することによるものと考えられる。一方、,本化合物は、安全性、コストの面で、従来のLiCoO_2やLiNiO_2といったものと比べて有利であり、実用的な利用が期待できる。
これらの結果は、特許出願を行った後、国際会議において発表を行った。今後、より優れた特性を発現する組成比の探索を行うとともに、V_2O_5あるいはLiV_3O_8などとのコンポジット化正極材を合成することによって、サイクル特性により優れた正極材の開発を行う。

  • Research Products

    (5 results)

All 2011 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Hydrothermal Synthesis of Magadiite/Si-ZSM-11 Composites2010

    • Author(s)
      Kiyoshi Ozawa
    • Journal Title

      Journal of the American Ceramic Society

      Volume: 93 Pages: 4022-4025

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Critical temperature and carbon substitution in MgB_2 prepared through the decomposition of Mg(BH_4)_22010

    • Author(s)
      Hiroki Fujii
    • Journal Title

      Superconductor Science & Technology

      Volume: 23 Pages: 125012-1-125012-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic properties of La doped Bi2FeMnO6 ceramic and film2010

    • Author(s)
      Hongyang Zhao
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 108 Pages: 093903-1-093903-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Electrochemical performances of manganese-based layered materials as a cathode for rechargeable lithium batteries2011

    • Author(s)
      Kiyoshi Ozawa
    • Organizer
      2^<nd> International forum on green energy & electronic materials, and their applications
    • Place of Presentation
      University of Wollongong(オーストラリア)
    • Year and Date
      2011-03-28
  • [Patent(Industrial Property Rights)] リチウム二次電池正極材化合物、その製造方法及び充放電プロセス2011

    • Inventor(s)
      小澤清, 茂筑高士, 藤井宏樹
    • Industrial Property Rights Holder
      物質・材料研究機構
    • Industrial Property Number
      特許、特願2011-038420
    • Filing Date
      2011-02-24

URL: 

Published: 2012-07-19  

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