2015 Fiscal Year Annual Research Report
室温イオン液体中におけるリチウムイオン電池用黒鉛系負極の電気化学的挙動の解明
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25410248
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
宇井 幸一 岩手大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60360161)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | リチウムイオン電池 / 室温イオン液体 / 負極 / 黒鉛 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度にN,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウム-ビス(トリフルオロメタンスルホン)アミド(DEME-TFSA)とほぼ同じ物性を有するN-メチル-N-プロピルピロリジニウム(P13)-TFSAを用いて、室温イオン液体中における黒鉛系電極の初回充電反応および黒鉛系負極の電気化学的挙動に及ぼす要因の特定を報告した。本年度はその成果を踏まえ、引き続き、熱安定の高いアニオン種(TFSA-)を含む室温イオン液体中における黒鉛系負極の電気化学的挙動を解析した。黒鉛系負極には天然黒鉛、室温イオン液体にはリチウム塩を含む上記2種類の室温イオン液体を用いて、下記項目を実施した。なお、下記項目は研究計画調書の研究計画に一致する。
1.室温イオン液体中の黒鉛系負極の電気化学的挙動に影響を及ぼす要因の特定：電気化学インピーダンス法から得られた初回充電後の天然黒鉛電極のナイキストプロットに対して、2つの時定数を持つ等価回路を用いて、パラメータフィッティングを行った。その結果、上記2種類の室温イオン液体で被膜抵抗に差異があったことから、カチオン種が析出物（被膜）の生成反応、すなわち、初回充電時の副反応に影響を及ぼすことが示唆された。また、この被膜抵抗および高電流密度での放電特性に相関性が見られた。
2. 室温イオン液体中における黒鉛系負極の初回充電反応の解明：飛行時間型二次イオン質量分析法を用いて、初回充電後の天然黒鉛電極の表面を分析した。その結果、上記2種類の室温イオン液体で生成する被膜には、LiFおよびLi2SO2が含まれることが明らかとなった。
以上の結果、カチオン種に関わらず、初回充電時の副反応にはTFSA-アニオンの分解反応が発生し、被膜の主成分は類似の無機化合物であったが、カチオン種は被膜生成およびその抵抗、さらには高電流密度での放電特性に影響を及ぼすことが明らかとなった。
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| Remarks |
研究内容もしくは研究成果について、論文が掲載されたら、公開する予定である。
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