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黒鉛を負極に用いたリチウム二次電池は小型携帯機器用電源として使用されており、最近では、ハイブリッド用自動車電源としても期待されている。現在でもさらなる性能向上のため黒鉛以外の炭素負極の研究開発が国内外で勢力的に行われている。昨年度までにプラズマ化学気相析出法(CVD)を用いたsp^2系炭素薄膜についての構造、そのリチウム二次電池特性の詳細について報告した。ハイブリッド用電源としてリチウム二次電池を使用するには活物質中のリチウムイオンの拡散及び界面でのイオン移動が高速に生じることが必要となる。そこで、本年度は炭素薄膜中の拡散及び炭素薄膜/電解液界面のイオン移動反応に着目し、交流インピーダンス法によりそれらを調べた。その結果、
1)リチウムイオンの拡散定数はリチウムイオンの挿入量に比例して増加し、最大値を取ったのち、減少することが分かった。拡散定数の減少は炭素電極中に存在するリチウムイオン間の静電反発によるものと考えられるが、拡散定数の増大の原因についての詳細は検討中である。
2)薄膜電極/電解液界面の抵抗は炭素薄膜の結晶性により影響を受けることが分かった。これはリチウムイオンが挿入脱離できる反応サイト数の相違によるものと思われる。
3)薄膜電極/電解液界面の抵抗による活性化エネルギーは用いる電解液によって影響を受けることが明らかとなった。
4)炭素薄膜電極をNF_3により表面修飾し、その電気化学特性を調べたところ、初回の不可逆容量が低減することが認められた。
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