| 研究課題/領域番号 |
15350117
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機工業材料
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
熊谷 直昭 岩手大学, 工学研究科, 教授 (30003875)
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| 研究分担者 |
西館 数芽 岩手大学, 工学研究科, 助教授 (90250638)
駒場 慎一 岩手大学, 工学研究科, 助手 (20302052)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2006
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| 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 |
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| 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二、三の異種金属型複合マンガン酸化物を水溶液法、エマルションドライ法およびスプレードライ法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の基礎物性を調べ、さらにリチウム二次電他用新規電極材料として性能評価した。
1.水溶液反応法によりCo置換ホランダイトニ酸化マンガン、α-K_<0.12>(Mn_<1-x>Co_x)O_2(x=0〜0.12)、および水防反応により斜方晶系o-LiM_xMn_<1-x>O_2(M=Coでは0<x≦0.14,M=Feでは0<x≦0.15)の新しい固溶体の合成に成功した。これらの結晶構造および表面微細構造などの基礎物性を調べ、リチウムインターカレーションに伴う構造変化および化学拡散挙動について検討した。
2.エマルジョンドライ法により、層状のL1過剰Li_<1+x>Ni_<0.5>Mn_<0.5>O_2およびTi置換体LiNi_<0.5>Mn_<0.5-x>Ti_xO_2(x=0〜0.3)、の合成に成功した。X線および中性子回折法並びにX線吸収スペクトル法によりこれらの構造を解析した。これらの金属酸化物は170〜180mAh/gの高容量の下で優れた充放電サイクル特性を示すことが分かった。
3.層状Li_<1+x>(Ni_<1/3>Co_<1/3>Mn_<1/3>)_<1-x>O_2(0≦x≦0.17)をスプレードライ法により合成し、その電気化学特性と構造安定性を調べた。この層状酸化物は六方晶系を有し、Li過剰量xとともに格子パラメータが減少することが分かった。このLi過剰酸化物(x=0.17)は50サイクル後でも179mAh/gの放電容量を維持し、化学量論組成の酸化物(x=0.00)の放電容量141mAh/gより大きいことを認めた。X線回折測定からこの容量の増大は構造安定化によることを明らかにした。
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