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2005 年度 実績報告書

ソフトケミストリーによる新規複合マンガン酸化物の合成と二次電池活物質への適用

研究課題

研究課題/領域番号 15350117
研究機関岩手大学

研究代表者

熊谷 直昭  岩手大学, 工学研究科, 教授 (30003875)

研究分担者 西館 数芽  岩手大学, 工学研究科, 助教授 (90250638)
キーワードソフトケミストリー合成 / 異種金属置換型二酸化マンガン / ホランダイト型二酸化マンガン / 層状二酸化マンガン / リチウム二次電池 / リチウムインターカレーション
研究概要

本研究は従来の高温固相反応法では合成が困難な異種金属置換型複合マンガン酸化物を低温でのソフトケミストリー手法を用いて合成することを目的として実施した。得られた複合マンガン酸化物の化学組成や結晶構造などを調べ、さらにリチウム二次電池用新規電極材料として性能評価した。
1.水溶液法により合成したバーネサイト型コバルト置換マンガン酸化物K_x(Mn_<1-y>Co_y)O_2・zH_2O(x=0.14,y=0〜0.22,z=〜0.2)を600℃で加熱することでコバルト置換ホランダイト相へ相転移することを見い出した。バーネサイト型K_<0.14>(Mn_<0.78>Co_<0.22>)O_2・0.28H_2Oを350〜450℃で加熱することにより、バーネサイト/ホランダイト複合相が生成し、この複合相は優れた放電および充放電特性を示すことが分った。特に350℃焼成複合体が10サイクル中170〜205mAh/gの容量が得られた。
2.エマルションドライ法により層状LiNi_<0.5>Mn_<0.5-x>Ti_xO_2固溶体をx=0〜0.3の範囲で合成に成功した。この少量のTiドーピングによりLi層中へのNiイオンのカチオンミキシングが減少し、構造が安定することが分った。この結果、x=0.1〜0.2のTi固溶により約170mAh/gの容量下で50サイクル以上安定した充放電が可能であった。さらに、Ti固溶によりLiイオンの拡散度および熱安定性が増すことを見い出した。
3.[Ni_<1/3>Co_<1/3>Mn_<1/3>](OH)_2前駆体を用いて170℃、4日間、LiOH水溶液中で水熱処理することにより層状Li[Ni_<1/3>Co_<1/3>Mn_<1/3>]O_2の合成に成功した。この合成物の800℃加熱処理物は150〜160mAh/gの大きい容量下に50サイクル以上充放電が可能であった。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2005

すべて 雑誌論文 (3件)

  • [雑誌論文] コバルト含有バーネサイト型マンガン酸化物の熱的相転移とリチウム二次電池特性2005

    • 著者名/発表者名
      佐々木昭仁ほか5
    • 雑誌名

      Electrochemistry 73・4

      ページ: 290-297

  • [雑誌論文] Hydrothermal synthesis of layered Li[Ni_<1/3>Co_<1.3>Mn_<1/3>]O_2 as positive electrode material for lithium secondary battery2005

    • 著者名/発表者名
      Seung-Taek Myungほか4
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta 50

      ページ: 4800-4806

  • [雑誌論文] Synthesis of LiNi_<0.5>Mn_<0.5-x>Ti_xO_2 by an Emulsion Drying Method and Effect of Ti on Structure and Electrochemical Properties2005

    • 著者名/発表者名
      Seung-Taek Myungほか5
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 17

      ページ: 2427-2435

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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