2014 Fiscal Year Annual Research Report
絶縁性リチウム複酸化物をモデルとした導電ネットワークの制御
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24760559
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Research Institution | University of Fukui |
Principal Investigator |
小寺 喬之 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 特命助教 (80456433)
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Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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Keywords | 複合粒子 / イオン導電パス / 複合効果 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、絶縁性の酸化物に炭素による均一な導電ネットワークを形成して、粒子中および粒子間における電子およびイオンのスムーズな拡散が可能な粒子構造の実現を目指すものである。これまでに、エアロゾルの熱分解を利用してリチウム複酸化物粒子中へ炭素を分散することに成功したが、不均一な炭素分布が課題となっている。本研究では、振動波をエアロゾルに与えて、全ての原料塩を瞬時に熱分解する手法を開発して課題解決し、絶縁性のリチウム複酸化物をモデルとして、均一な導電ネットワークの形成手法の確立することを目的としている。 本研究では、エアロゾルを瞬時に熱分解するために必要な振動波発生装置を試作し、リン酸鉄リチウム粒子を合成モデルとして合成試験を実施した結果、原料塩や振動波の周波数等の合成条件と得られた粒子の粒子特性との関係から、粒子の生成過程の知見を得ることができた。 また、炭素複合リン酸鉄リチウム粒子を合成し、炭素源の種類および熱分解温度等の合成条件が、粒子の微構造および電気化学的特性におよぼす影響を調べた結果、振動波の周波数および熱分解温度が粒子の微構造に影響することがわかった。しかし、導電率およびレート特性には、大きな影響はなかった。これは、導電ネットワークを形成する炭素が不連続的に粒子に分散しているためであると考えられる。 そこで、炭素の複合量および結晶相の違いが粒子の微構造および電気化学的特性に及ぼす影響について研究した。炭素複合量等を変化させながら導電率および電池特性等の電気化学的特性を調べた結果、炭素複合量が電気化学的特性に大きく影響した。これは、炭素がリン酸鉄リチウム粒子に分散し、連続的な導電ネットワークが形成されたことに起因するものであることがわかり、絶縁性のリチウム複酸化物をモデルとして、均一な導電ネットワークの形成手法を確立できた。
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