| 研究課題/領域番号 |
07555575
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
工業物理化学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
金村 聖志 京都大学, 工学研究科, 助教授 (30169552)
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| 研究分担者 |
八尾 健 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (50115953)
竹原 善一郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (00025892)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1997
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| 研究課題ステータス |
完了 (1997年度)
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| 配分額 *注記 |
4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
1997年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1996年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
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| キーワード | リチウム金属 / 表面電位分布 / 原子間力顕微鏡 / その場赤外吸収分光測定 / リチウム二次電池 / HF添加剤 / 水晶振動子マイクロバランス法 / 表面皮膜 / 超平滑メッキ / 非水電解液 / 充放電試験 / 表面被膜 / 表面電位 / 添加剤 / 充放電効率 / X線光電子分光法 |
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| 研究概要 |
リチウム二次電池の負極材料として最も大きなエネルギー密度を有するリチウム金属は、析出時に樹枝状態の析出形態を取るため、電池材料として使用できない。そこで、本研究ではリチウム金属の非水電解液中における超平滑メッキに関する研究を行い、リチウム金属負極の実用化に必要となる表面状態制御に関する知見を得た。
(1)非水電解液に微量のHFあるいは(C_2H_5)_4NF(HF)_4を添加剤として加えることにより、デンドライトの発生を抑制することができることを見い出した。
(2)この場合の表面皮膜の組成はLiF/Li_2Oという二層構造をからなる微密皮膜であった。
(3)皮膜形成過程のダイナミクスを"その場"赤外吸収分光測定により明らかにした。
(4)デンドライト発生の抑制効果は電析の電流密度やHFの濃度に依存することが分かった。これは、電析速度とHFによる表面改質反応が競争反応となっているためである。
(5)初期電析時に生成した皮膜はリチウムの溶解反応時に部分的に破壊され、電解液とリチウムが新たに接触しリチウムが消耗されることが分かった。
(6)電析/溶解のサイクル中に皮膜がリチウム金属表面上に堆積するが、大きな抵抗にはならないことが分かった。
(7)しかし、HFの供給を阻害するため、デンドライト状リチウムの発生に対する抑制効果が電析/溶解のサイクルに伴い減少することが分かった。
(8)リチウム金属表面皮膜の状態を原子間力顕微鏡と表面電位測定装置を組み合わせたナノ複合測定により評価し、デンドライト生成を抑制する皮膜の状態がナノオーダーで均一であることを明らかにした。
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