2001 年度実績報告書

リチウム金属負極上のデンドライト成長に伴うLi^+イオン濃度分布の測定

研究課題

研究課題/領域番号	11450285
研究機関	京都大学
研究代表者	福中康博京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (60111936)
研究分担者	日下英史京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (60234415) 石井隆次京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20026339)
キーワード	リチウム電池 / リチウム金属負極 / デンドライト成長 / Li^+イオン濃度分布 / ホログラフィック干渉計 / 連結性
研究概要	電気自動車用電源としてリチウム金属負極の開発が急がれている。しかしながらリチウム金属の還元力は強く有機電解質との反応によりリチウム金属表面に不均一なイオン伝導性被膜SEIが形成され、負極はデンドライト成長し、電池の可逆性を保つことが不可能になる。これまでに電析Li金属のデンドライト成長とLi^+イオンの移動速度の"連結"性のような基礎的研究は試みられていない。本研究では次の3課題を検討した。 l)長焦点作動型レーザー走査顕微鏡によるリチウム金属表面観察技術の開発デンドライト成長過程は電気化学プロセシングのみならずプラズマCVDプロセシングでもしばしば出現する。いずれの現象にも応用出来るように画像取り込み装置に長焦点距離対物レンズを用いて高分解能ゴニオメータを利用したレーザー走査技術と組み合わせ長焦点作動型レーザー走査顕微鏡によるリチウム金属表面電析形態観察装置を試作することを試みた。 2)電気化学実験セル及びリチウム電極の試作本研究費で購入したグローボックス内に有機溶媒中からのリチウム金属電析実験セルを試作した。カールフィシャー水分分析計を用いて溶媒中の水分濃度を計測しつつ、PC-LiClO_4電解液の屈折率のLiClO_4濃度依存性を計測した。モレキュラーシーブを用いて雰囲気ガス中の水分を制御し得るシステムを作成できた。 3)ホログラフィックレーザー干渉計によるLi^+イオン濃度分布の測定レーザホログラフィック干渉計を用いて定電流電解実験に伴うPC電解液中に設置したリチウム金属およびNi金属負極近傍のLi^+イオンの移動速度や表面過電圧の測定を行った。電析初期過程ではSEI生成反応に関連したと考えられる潜伏期間が現れ、電流密度が高くなるに従い、その潜伏期間は短くなった。電流密度が高い場合には、Li^+イオン濃度境界層厚さの発達過程を境界層理論で説明することが出来た。今後は長焦点作動型レーザー走査顕微鏡で電析形態のin-situ観察を行う。これら両者の結果を比較検討してLi^+イオンの移動速度とリチウム金属電析形態を"連結"することを試みる。

研究成果

(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] M.Ota et al.: "Lithium electrodeposition in propylene carbonate"Extended abstracts of MPND 2001. 1. 135-136 (2001)
[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Metal nanowire electrodeposited with a template"Extended abstracts of MPND 2001. 1. 145-146 (2001)
[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Effect of gravitational strength on unecleation and growth of electrodeposited copper"Extended abstracts of MPND2001. 1. 147-148 (2001)
[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Copper dissolution phenomena along a vertical plane anode in CuSO_4 solution"Electrochimica Acta.. 46. 681-690 (2000)
[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Electrochemical facial phenomena under microgravity Part 2 numerical analysis of the rate of ionic mass transfer accompany anodic copper dissolution"Met. Materi. Trans. B. 30B. 779-790 (1999)
[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Electrochemical facial phenomena under microgravity, Part 1 electrochemical dissolution of copper in drop shaft"Met. Materi. Trans. B. 30B. 99-105 (1999)
[文献書誌] 福中康博: "落下塔微小重力下の電気化学界面現象(分担執筆)"JAMIC. 11 (2000)

2001 年度 実績報告書

リチウム金属負極上のデンドライト成長に伴うLi^+イオン濃度分布の測定

研究代表者

福中 康博 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (60111936)

研究成果

[文献書誌] M.Ota et al.: "Lithium electrodeposition in propylene carbonate"Extended abstracts of MPND 2001. 1. 135-136 (2001)

[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Metal nanowire electrodeposited with a template"Extended abstracts of MPND 2001. 1. 145-146 (2001)

[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Effect of gravitational strength on unecleation and growth of electrodeposited copper"Extended abstracts of MPND2001. 1. 147-148 (2001)

[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Copper dissolution phenomena along a vertical plane anode in CuSO_4 solution"Electrochimica Acta.. 46. 681-690 (2000)

[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Electrochemical facial phenomena under microgravity Part 2 numerical analysis of the rate of ionic mass transfer accompany anodic copper dissolution"Met. Materi. Trans. B. 30B. 779-790 (1999)

[文献書誌] Y.Konishi et al.: "Electrochemical facial phenomena under microgravity, Part 1 electrochemical dissolution of copper in drop shaft"Met. Materi. Trans. B. 30B. 99-105 (1999)

[文献書誌] 福中 康博: "落下塔微小重力下の電気化学界面現象(分担執筆)"JAMIC. 11 (2000)

2001 年度実績報告書

福中康博京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (60111936)

[文献書誌] 福中康博: "落下塔微小重力下の電気化学界面現象(分担執筆)"JAMIC. 11 (2000)