| 研究概要 |
本研究の要点を列記すると以下のようになる。
1)世界最高の容量とサイクル特性を有するスピネル構造Li_xMn_yO_4の合成法を確立した。我々の開発したこの合成法を溶融含浸法と名付けた。溶融含浸法はマンガンスピネル化合物の合成法として高い評価を受け、この名称も定着している。溶融含浸法の原理は、まずリチウム塩を溶融温度付近に保ち、溶融したリチウム塩をマンガン酸化物中に含浸させ,リチウムとマンガンの分布を均一にする。この後、焼成すると目的生成物が選択的に生成する。この際、窒素ガスを導入すると低温で化学量論組成のLiMn_2O_4が合成できることを示し、マンガンの酸化数の制御を可能とした。
2)スピネル化合物の電池特性とその非化学量論組成式の間の関連を明らかにした。これまで非化学量論性と酸素濃度間の定量的な関係は半導体材料で明らかにされていたが、電池特性を定量的に理解したことは世界初の成果であり、これを基に非水溶媒電池特性の研究が大幅に進展すると思われる。我々はスピネル化合物を2種類に分類し、リチウムリッチ(リチウム過剰)スピネルと酸素リッチ(酸素過剰)スピネルと名付けた。これらの用語もこの分野の研究者間で定着しつつある。
3)マンガン溶解量と容量減少を定量的に比較検討し、マンガン溶解のメカニズムを明らかにした。化学量論LiMn_2O_4の室温作動時の容量減少は不均一固相反応で充放電が進行する放電電圧4.2V(vs.Li)の高電圧放電部でのみ生じ、この容量低下の原因はMnの溶解を伴うリチウムリッチスピネルの生成にあることを明らかにした。
4)3Vの放電電圧を有するリチウムマンガン複酸化物が新規化合物Li_0._<33>MnO_2であることを明らかにし,この化合物の合成法を確立した。また、この化合物の電気化学的特性も明らかにした
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