2015 Fiscal Year Annual Research Report
酸化銅共存Li2MnO3の電気化学活性発現機構の解明
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25410255
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
荒地 良典 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (50309209)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 層状岩塩型構造 / p型半導性 / 同位体酸素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに, 酸化銅共存Li2MnO3の電気化学活性発現の機構解明が計画していた以上に早く進捗した. そこで, 今年度は, 機構解明のためのLi2CuO2における充電過程で発生する酸素の検出とともに, この活性発現の解明のために, 他の物質にこのCuO共存効果を適用することにした.取り上げたのは, LiCoO2と同じ層状岩塩型の結晶構造であるLiAlO2である.この物質は, 電池反応における活性なレッドクス種が無く, 酸素電子が関与する可能性が高い. これらの点で,Li2MnO3と酷似していると考えたからである.
その結果, この系においてもLi2MnO3と同様の電気化学的活性化効果が現れることが明らかになった. この効果は, LiがドープされたCuO粒子が示すp型の電子伝導性と活物質の酸化物イオンに生成するホールを介して, Liの脱離・挿入反応を促進する高い電子伝導性が, 電気化学的活性効果を誘起していると考えられる.
一方, 電池反応における酸素の役割を検討するために, その場GC-MS測定によって試料を充電させながら酸素ガスを検出した. さらに, その酸素が活物質由来であることを確実なものとするために, 銅酸化物を同位体18酸素にて標識付けさせ, 同様の測定を行った. その結果, セル電位が4 Vを超える高電位領域にて,質量数36のスペクトルを観測することに成功した. これは, 正極活物質からの酸素発生を初めて直接実証したことになる. このような事実は,これまでに, 計算による予測に留まっていたことから,意義深い成果であると考えている.
以上より, CuO共存効果がLi2MnO3以外にも現れたことから, 本研究課題の目的であるCuO複合化効果に基づいた新しい高エネルギー密度を有する電池材料設計に近づいたのではないかと考えいてる.
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