2012 Fiscal Year Annual Research Report
溶融アクア錯体を用いる電気化学活性オキソ酸遷移金属化合物ナノ結晶の合成
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23655193
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
獨古 薫 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (70438117)
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| Keywords | 水熱合成 / リチウム二次電池 / オリビン |
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| Research Abstract |
従来、LiMnPO4 などのオリビン型化合物の水熱合成では、オートクレーブを用いて外部から加熱することにより合成が行われているが、この方法では昇温過程で反応容器内の温度が不均一であり、目標温度に到達するのに時間がかかる。このため、生成される粒子サイズが不均一になりやすい。また、合成に数時間程度を要する。本研究では、マイクロ波を用いてLiMnPO4 ナノ粒子の迅速合成を試みた。今回の検討で、マイクロ波を用いることで、LiMnPO4の合成を数分の反応時間で行うことが可能であることが分かった。さらに、水熱合成時に粒子生成の反応場となる水の量がLiMnPO4の粒子サイズに及ぼす影響を明らかにし、水の量が少ない（前駆体の濃度が高い）場合に、LiMnPO4の核生成頻度が高くなり、微粒子が得られることが分かった。今回の検討で、平均粒子径約60 nm程度のLiMnPO4粒子を簡便かつ迅速に合成することに成功した。
LiMnPO4は、ほぼ絶縁体であり、電気化学反応をさせるためには電極内部でLiMnPO4粒子からの集電効率を高める必要がある。本研究では、LiMnPO4粒子にカーボンコーティングを施すことにより、導電性の向上を図った。このようにして作製したLiMnPO4/C複合体を正極活物質、負極に金属リチウム、電解液に有機電解液を用いることによりコイン型電池を組み立て、LiMnPO4の電気化学特性の解析を行った。今回合成したLiMnPO4の充電・放電反応は可逆的であり、放電容量は100 mAh/g程度であった。これは、理論容量（171 mAh/g）の60％に相当する。今後、電極作製方法などを最適化し、電極の内部抵抗を低くすることにより、充放電容量の増加が期待される。
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