| 研究概要 |
リチウムイオン(Li^+)二次電池は,軽量,高エネルギー密度といった特徴を有する優れた二次電池である。これまでにLi^+電池用材料合成の新規手法としてガラス結晶化法を提案し,高速かつ簡便に材料を合成できる手法である事を明らかにした。しかしながら,ガラス結晶化法では,バルクガラスが前駆体であるから,微粉末を得るためには粉砕プロセスが必要になるという問題がある。バルク結晶化ガラスをそのまま利用可能な全固体型Li^+電池を提案することで,ガラス結晶化法のメリットを最大限に生かす事が出来ると考えられる。そのような提案を実現するにあたって,材料の結晶成長挙動を詳細に調査することは重要である。
本年度は,リン酸金属リチウム,特に金属として鉄もしくはバナジウムイオンを導入したガラスについて,結晶化挙動に関する研究を行った。鉄系ガラスについて,粒径の異なるガラス粉末を様々な雰囲気で熱処理を行い結晶化させたものをX線回折や電子顕微鏡を用いて析出結晶の調査を行った。その結果,鉄系ガラスでは,粒径や雰囲気によって析出結晶が大きく影響を受け,それらを調整することで結晶の形態制御が可能であることが明らかとなった。しかしながら,バルクのような表面が少ない試料を結晶化させた場合,内部から目的結晶とは異なる結晶相が析出した。鉄系のガラスは結晶化の進行が非常に速いため,バルクとしての利用は容易でないと考えられる。次に金属としてバナジウムを導入し,還元雰囲気における熱処理を行うことでLi_3V_2(PO_4)_3の合成を行った。
この系のガラスでは,微細な粒子を結晶化した場合,非常に短い時間で目的結晶の合成が可能であった。作製した材料は充放電特性試験により,正極活物質として動作する事が確認された。一方,バルクガラスでは,内部からの結晶化は起こりにくいという結果が得られたため,成型などが可能であり,利用しやすいと考えられる。
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