2012 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ接合界面制御による電子導電性の改善とリチウム二次電池正極材料へのその応用
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24360405
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
谷口 泉 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (00217126)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ケイ酸マンガンリチウム / 噴霧熱分解法 / ボールミル粉砕法 / 正極材料 / リチウムイオン二次電池 / ナノ構造材料 / ナノ複合材料 |
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| Research Abstract |
研究代表者の研究室でこれまでに開発した低温噴霧熱分解法とボールミル粉砕法を組み合わせた独自の合成法を用いて、LiMnSiO_4/Cナノ複合体の合成を、噴霧熱分解温度、粉砕速度、粉砕時間、粉砕時におけるカーボンの添加量、粉砕混合処理後の焼成温度、焼成時間を変えて行った。その結果、それらの操作条件を最適化することにより、不純物相を含まない目的物質を合成することができた。この試料の粒子形態をSEMで観察したところ、約65aのLiMnSiO_4一次粒子の凝集体であった。また、TEM-EDS分析により、カーボンの分布状態を観察したところ、凝集体表面にカーボンの存在を確認することができた。
この試料を正極活物質として用い、負極にリチウム金属を用いたハーフセルを作製し、リチウム二次電池特性を調べた。その結果、0.05Cの充放電速度において197mAh/gの初期放電容量を得ることが出来た。この放電容量は、1モル電子以上の酸化還元反応が起きていることを示唆するものである。また、この材料のサイクル特性を調べたところ、放電容量はサイクル数が進むにつれ大きく減少した。この原因を明らかにするために、1サイクル後、3サイクル後、5サイクル後のセルを分解し、Li_2MnSiO_4の結晶構造を、粉末X線回折を用いて調べたところ、回折ピークを確認することはできなかった。要するに、充放電プロセスにおいて正極活物質が非晶質になっていることが明らかとなった。この結果より、サイクル数に伴う放電容量の減少は、正極活物質(Li_2MnSiO_4)の非晶質化によるものと考えられる。なお、同じ結晶構造を有するLi_2FeSiO_4については、このような現象は見られなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究をスタートする段階までに、十分な研究基盤が整っていたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はサイクル特性の改善、および複合化させるカーボン量の削減を試みる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
昨年度購入を予定して購入しなかった導電率測定装置を購入する予定である。
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