| 研究概要 |
我々は、LaSn_3が実用化されている炭素材料の2倍以上の体積当り初期放電容量を示すことも見出してきた。しかしながら、合金電極特有の問題点である第1サイクルの容量可逆性とサイクル安定性の乏しさがこの合金においても存在する。そこで本研究では、電極特性の改善を図る試みとして、メカニカルアロイングを用いてこの合金にあらかじめ機械的にリチウムを添加してみた。また、この電極のサイクル寿命評価におけるコイン型セルの有用性についても調べた。
Li_3LaSn_3電極の充放電サイクル数に伴う放電容量の変化から、コイン型セルとビーカー型セルではほぼ同等の初期放電容量を示すことがわかった。また、ビーカー型セルを用いた場合はサイクル初期の時点で急激に容量が低下したが、コイン型セルでは容量減少は認められなかった。これは電極からの試料の滑落を防ぐことができたためと考えられる。Li_xLaSn_3(x=2,3,4)電極のクーロン効率はリチウム添加量が増えるにしたがい増加した。特に、x=2の電極においてほぼ100%のクーロン効率を達成できたことは注目に値する。また、各電極の充放電サイクル数に伴う放電容量の変化から、いずれの電極においてもサイクル性の改善が認められた。特に初期可逆性100%を示したx=2の電極においては、25サイクル目の放電容量が1サイクル目の放電容量の約95%に相当する容量を保持していることがわかった。X線回折とサイクリックボルタンメトリーの結果より、第1サイクルおけるクーロン効率が改善された理由は、MAを用いたリチウム添加により活物質相であるLaSn_3の結晶子サイズが減少したためと考えた。これによりLaSn_3粒子内におけるリチウム拡散距離が短くなり、粒子深部に到達したリチウムも容易に放出されるようになったものと思われる。他方、サイクル安定性の向上は、微粒子化した活物質の体積変化の絶対的な小ささに加えて、Li-La-Sn化合物がマトリックスとなり活物質の体積変化に伴う応力を緩和したためと考えることができる。
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