| 研究課題/領域番号 |
11555206
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
谷口 泉 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00217126)
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| 研究分担者 |
大谷 吉生 金沢大学, 工学部, 教授 (10152175)
江見 準 金沢大学, 工学部, 教授 (90025966)
鈴木 正昭 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70114874)
奥山 喜久夫 広島大学, 工学部, 教授 (00101197)
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| キーワード | 静電噴霧沈着法 / LiMn_2O_4 / LiCoO_2 / セラミックス薄膜 |
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| 研究概要 |
本研究は、組成および膜構造の制御されたセラミックス薄膜の製造装置の開発を最終目的とし、静電噴霧沈着法によるLiCoO_2薄膜(リチウムイオン二次電池の正極材料)の調製を例に取り、その製膜実験を行った。実験は、プリカーサーとしてリチウムの酢酸塩とコバルトの酢酸塩を用い、印加電圧、液の供給速度、金属ノズルと金属基板の距離、基板温度および基板の材質を変えて行った。
まず、最初にCCDカメラを用いて原料溶液の噴霧状態を観察し、印可電圧を増加させることにより噴霧形態が、パルスジェット、コーンジェットおよびマルチジェットと変化することを明らかにした。また、それぞれの噴霧形態を確認するために、アース電極に検流計を接続し、噴霧形態と電圧および電流値の間の関係を定量化した。さらに、それぞれの噴霧モードで薄膜を合成したところ、コーンジェットモードで薄膜を合成した場合に最も均質で再現性のある膜が得られた。そこで、コーンジェットモードで、基板温度およびノズル基板間距離を変化させて薄膜の合成を行い、薄膜形態と操作因子の関係、及びひだ状の薄膜、多孔質薄膜、フラクタル状の薄膜の合成条件を明らかにした。さらに、これらの膜形態と電気化学特性との関係を検討するために、ビーカーセルを用いてリチウムイオン二次電池を作製し充放電サイクル試験を行った。その結果、フラクタル状の膜は、放電容量は低いがサイクル特性は比較的良好であった。ひだ状の膜では、初期の放電容量は理論容量に近い値を示したが、サイクル特性は必ずしも良好ではなかった。
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