| 研究課題/領域番号 |
13450358
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機工業化学
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
芳尾 真幸 佐賀大学, 理工学部, 教授 (60037885)
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| 研究分担者 |
中村 博吉 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (00295023)
野口 英行 佐賀大学, 理工学部, 教授 (60093978)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
9,300千円 (直接経費: 9,300千円)
2003年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2002年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2001年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
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| キーワード | リチウム電池 / 固溶体 / 層状構造 / LiNi_<0.5>Mn_<0.5>O_2 / LiNi_<0.5>Ti_<0.5>O_2 / LiNi_<1 / 3>Co_<1 / 3>Mn_<1 / 3>O_3 / Li_2TiO_3 / 正極材料 / リチウム電子 / LiNiO_2 / LiCrO_2 / Li_2MnO_3 |
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| 研究概要 |
層状構造のLiNiO_2は類似の層状構造を有するLi_2MnO_3と全組成範囲で電気化学的に活性な層状構造の固溶体を生成することを確認した。しかし、低温安定相がLi_2MnO_3と同一構造のLi_2TiO_3とLiNiO_2を固溶体化すると、Ni/Ti≧1の領域で固溶体相を形成するもののTi含量の増大につれカチオンミキシングが増大し、層状構造から岩塩構造へと変化する。一方、LiCrO_2の場合はLi_2TiO_3との固溶体化によっても層状構造を保ち、Ti : Ni=1:1の組成で170mAh/g以上の最大容量を示すことを確認した。即ち、LiCrO_2とLiNiO_2ではLi_2MnO_3及びLi_2TiO_3との固溶体化に際して結晶学的、電気化学的挙動が異なることが明らかとなった。
LiNi_xMn_yCo_<1-x-y>O_2はMn含量の底い広範な組成範囲(y≦0.5)で恵気化学的に活性な材料である。LiNi_<0.5>Mn_<0.5>O_2とLiCoO_2の固溶体と見なせるLiNi_<1/3>Mn_<1/3>Co_<1/3>O_2の電池特性は、合成法に依存し、特性の違いは充電曲線の形状から判断できることを見出した。この原因は、NiOが未反応で残存することに由来し、その結果Li_2MnO_3の関与する電気化学的に活性な固溶体相が形成されるためと推察している。
固溶体形成に関するMnとTiの違いを明確にするため、Ti置換LiNi_<0.5>Mn_<0.5>O_2の研究も行った。この際、MnをTiで完全に置換した岩塩構造のLiNi_<0.5>Ti_<0.5>O_2が50℃以上で150 mAh/g以上の容量を有することを発見した。この値は岩塩構造でも高性能電池材料となりうることを示し、新たな正極材料開発への道を開くものである。この新材料は酸化雰囲気で合成すると室温でも高容量材料となるが、再現性に劣ることが欠点であった。木材料をLi_2TiO_3と固溶体化させ室温での容量増大にも成功した。
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