| 研究課題/領域番号 |
10450333
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 研究分野 |
無機工業化学
|
|---|
| 研究機関 | 佐賀大学 |
|---|
研究代表者 |
芳尾 真幸 佐賀大学, 理工学部, 教授 (60037885)
|
|---|
| 研究分担者 |
磯野 健一 佐賀大学, 理工学部, 助手 (20232374)
野口 英行 佐賀大学, 理工学部, 教授 (60093978)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
|
| 配分額 *注記 |
11,000千円 (直接経費: 11,000千円)
2000年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
1999年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1998年度: 6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
|
|---|
| キーワード | リチウムイオン電池 / 正極材料 / ニッケル / マンガン / 電池性能 / 高分解能蛍光X線分析 / 固溶体 / コバルト添加 / ニッケル酸リチウム / 正極 / 電池特性 / 結晶構造 / 金属イオンドープ / コバルト / マンガン置換 / 生成プロセス / 空気 |
|---|
| 研究概要 |
層状構造のニッケル酸リチウム(LiNiO_2)にマンガンをドープすると再現性よく電池特性の優れた材料が合成できる。即ち、LiNiO_2の場合と異なり、電池特性はLi含量に依存せず、Li/(Ni+Mn)>1に保てば一定の放電容量を示す。MnドープLiNiO_2はLi_2MnO_3とLiNiO_2の固相反応で生成し、最適合成温度はMnのドープ量が多くなると高くなる。Mnドープは充放電曲線の形状に影響し、ドープ量がますと電圧は上昇し、複雑な電圧プラトーを有する曲線は単純な曲線へと変化する。この変化はMnドープ量が20%付近で生じる。この変化に対応し、空気中で合成しても充放電可能な材料が得られる。空気中で合成試料の放電容量は140mAh/gであるがコバルトをドープすると空気中で合成しても放電容量は155mAh/gへと増加する。また、化学分析によりMnドープLiNiO_2中でMnの平均酸化数は3以上となったが、高分解能X線蛍光分析によりMnは主に4価であること示した。更にLiNiO_2が同じ層状構造の4価のマンガン酸化物Li_2MnO_3と固溶体を形成することを確認し、MnドープLiNiO_2がMnドープ量の低い領域ではLiNiO_2-LiMnO_2-Li_2MnO_3固溶体相が生成することを発見した。また、均一な混合が可能なゾルゲル法を用いると高結晶性のAlドープLiNiO_2が合成できる。この材料は室温、および50℃で良好なサイクル特性を示す。
ニッケル、マンガン及びリチウムからなる化合物はLi/遷移金属比が0.5でスピネル化合物を生成し、この化合物が放電容量130mAh/g以上の優れた5V級電池材料となる事を示した。更に高分解能蛍光X線分析により、Ni/Mnが小さい場合、Niは3価、大きくなると2価で存在することを証明し、5Vの電位がNi^<2+>/Ni^<4+>のレドックスに対応することを明らかにした。
|
