リチウムイオン電池のためのコンポジット正極材の開発とそれらの電池特性解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22550169
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 小澤 清 独立行政法人物質・材料研究機構, 電池材料ユニット, 主席研究員 (90343855)
• 研究分担者: 茂筑 高士 物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主幹研究員 (20354293) ; 藤井 宏樹 物質・材料研究機構, 超伝導線材ユニット, 主幹研究員 (80354306)
• 研究期間 (年度): 2010-10-20 – 2013-03-31
• キーワード: リチウムイオン電池 / コンポジット正極材

研究概要

Li2MnO3-LiCoO2系のリチウムイオン電池における正極材特性、及び構造を調べた。充放電容量は、Co量を制御することで、150－300 mAhg-1の間で制御可能であった。構造もCo量に依存し、Co量の多い領域では菱面体晶構造(空間群: R-3m)、少ない領域では単斜晶構造(空間群: C2/m)をとる。充放電後の試料では、粒子表面でのLi原子のMnサイトへの挿入、及びスピネル構造(空間群: Fd-3m)の出現が観察された。これらに加え、Co添加量の多い固溶体では、菱面体晶構造(R-3m)構造の出現も確認された。これらの変化は充放電サイクル回数、充放電の上限電位と密接に関連していた。

研究成果

• [雑誌論文] Capacity-Controllable Li-rich Cathode Materials for Lithiu-Ion Batteries (2014)
  • 著者名/発表者名: Delai Ye, Kiyoshi Ozawa, Bei Wang, Denisa Hulicova-Jurcakova, Jin Zou, Chenghua Sun, and Lianzhou Wang
  • 雑誌名: Nano Energy 巻: (in print)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning three-dimensional TiO_2 nanotube electrode to achieve high utilization of Ti substrate for lithium storage (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhi-Jia Zhang, Qing-Yi Zeng, Shu-Lei Chou, Xin-Jun Ki, Hui-Jun Li, Kiyoshi Ozawa, Hua-Kun Liu, and Jia-Zhao Wang
  • 雑誌名: Electrochim. Acta 巻: 133 ページ: 570–577
  • DOI: 10.1016/electacta.2014.04.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface Strain-Induced Multiferroicity of a SmFeO_3 Film (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhenxiang, Cheng, Fang Hong, Yuanxu Wang, Kiyoshi Ozawa, Hiroki Fujii, Hideo Kimura, Yi Du, Xiaolin Wang, and Shixue Dou
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 6 ページ: 7356–7362
  • DOI: 10.1021/am500762c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hollow Structured Li_3VO_4 Wrapped with Graphene Nanosheets in Situ Prepared by a One-Pot Template-Free Method as an Anode for Lithium-Ion Batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Yi Shi, Jia-Zhao Wang, Shu-Lei Chou, David Wexler, Hui-Jun Li, Kiyoshi Ozawa, Hua-Kun Liu, and Yu-Ping Wu
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 13 ページ: 4715-4720
  • DOI: 10.1021/nl402237u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polypyrrole-coatedα-LiFeO_2 nanocomposite with enhanced electrochemical properties for lithium-ion batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhi-jia Zhang, Jia-Zha Wang, Shu-Lei Chou, Hua-Kun Liu, Kiyoshi Ozawa, and Hui-jun Li
  • 雑誌名: Electrochim. Acta 巻: 108 ページ: 820–826
  • DOI: 10.1016/j.electtacta.2013.06.130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron diffraction and high-resolution electron microscopy studies on layered Li_<2-δ>(Mn_<1->xCo_x)_<1+δ>O_3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Fujii, Kiyoshi Ozawa, and Takashi Mochiku
  • 雑誌名: J. Solid State Chem. 巻: 203 ページ: 345–352
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2013.04.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Band structure, magnetic, and transport properties of two dimentional compounds Sr_<2->xGd_xCoO_4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Q. W. Yao, X. L. Wang, H. Kimura, S. X. Dou, K. Konstantinov, Z. X. Cheng, F. Hong, H. Y. Zhao, H. Qiu, and K. Ozawa
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 113 ページ: 17B522-1-3
  • DOI: 10.1063/1.4799780
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iron Doped Hexagonal ErMnO_3: Structural, Magnetic, and Dielectric Properties (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Liu, Z. X. Cheng, X. L. Wang, Y. Du, Z. W. Yu, S. X. Dou, H. Y. Zhao, K. Ozawa, and H. Kimura
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 12 ページ: 1238–1241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density of state, magnetic and transport properties of Nd doped two dimensional perovskite compound Sr_2CoO_4 (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. Yao, H. Kimura, X. L. Wang, K. Konstantinov, H. Y. Zhao, H. Qiu, R. Tanahashi, K. Ozawa, and S. X. Dou
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 111 ページ: 07D708-1-3
  • DOI: 10.1063/1.3672825
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Characteristics of Layered Li_1.95Mn_0.9Co_0.15O_3 (C2/m) as a Lithium-Battery Cathode (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ozawa, Y. Nakao, T. Mochiku, Z. X. Cheng, L. Z. Wang, H. Iwai, Y. Tsuchiya, H. Fujii, and N. Igawa
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc. 巻: 159 ページ: A300–A304
  • DOI: 10.1149/2.079203jes
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exchange bias in multiferroic BiFeO_3 and YMnO_3 multilayers : One more parameter for magnetoelectric manipulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Z. X. Cheng, H. Y. Zhao, Y. Du, H. Kimura, K. Ozawa, and X. L. Wang
  • 雑誌名: Scripra Mater. 巻: 65 ページ: 249–252
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2011.04.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical temperature and carbon substitution in MgB_2 prepared through the decomposition of Mg(BH)_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Fujii and K. Ozawa
  • 雑誌名: Supercond. Sci. Technol. 巻: 23 ページ: 125012-1-5
  • DOI: 10.1088/0953-2048/12/125012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of La doped Bi_2FeMnO_6 ceramic and film (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Y. Zhao, H. Kimura, Z. X. Cheng, X. L. Wang, K. Ozawa, and T. Nishida
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 108 ページ: 093909-1-4
  • DOI: 10.1063/1.3503397
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrothermal Synthesis of Magadiite/Si-ZSM-11 composites (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Ozawa, R. Okada, Y. Nakao, T. Ogiwara, H. Itoh, and F. Iso
  • 雑誌名: J. Am. Ceram. Soc. 巻: 93 ページ: 4022–4025
  • DOI: 10.1111/j.1551-2916.2010.04229.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic characterization of Bi_2FeMnO_6 film grown on (100) SrTiO_3 substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Y. Zhao, H. Kimura, Z. X. Cheng, X. L. Wang, K. Ozawa, and T. Nishida
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi PPL 巻: 4 ページ: 314–316
  • DOI: 10.1002/pssr.201004337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of temperature and concentration of solution in chemical treatment for MgB_2 powder on the J_c-B property of ex situ processed MgB_2 superconducting tapes (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Fujii and K. Ozawa
  • 雑誌名: Physica C 巻: 470 ページ: 326–330
  • DOI: 10.1016/j.physc.2010.01.065
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel multiferroic system : Rare earth chromates (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. X. Cheng, X. L. Wang, S. X. Dou, H. Kimura, and K. Ozawa
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 107 ページ: 09D905-1-3
  • DOI: 10.1063/1.3360358
  • 査読あり
• [学会発表] Structural Variation of Li_2MnO_3 (C2/m) in Several Charge-Discharge Potential Ranges (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ozawa, Y. Nakao, Y. Nemoto, H. Fujii, T. Mochiku, Y. Tsuchiya, and N. Igawa
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Electrochemical Energy Storage
  • 発表場所: Brisbane Convention Centre,オーストラリア
  • 年月日: 20140205-08
• [学会発表] Electrode Properties of Layered Li_<(2->x/2)Mn_<(1->x)Co_3x/2O_3 (x = 0–0.9) (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ozawa, Y. Nakao, T. Mochiku, Y. Tsuchiya, H. Iwai, and H. Fujii
  • 学会等名: IUMRS-ICEM2012
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 20120923-28
• [学会発表] Synthesis and Electrochemical Properties of New Types of Manganese-Based Layered Materials as a Lithium-Battery Cathode (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ozawa, Y. Nakao, T. Mochiku, Z. X. Cheng, L. Z. Wang, H. Iwai, and H. Fujii
  • 学会等名: ACMM22/APMC10/ICONN2012
  • 発表場所: Perth Convention Centre,オーストラリア
  • 年月日: 20120205-09
• [学会発表] Preparation and Electrochemical Properties of Co-doped Li_xMnO_3 (C2/m) as a Lithium-Battery Cathode (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ozawa, Y. Kobayashi, T. Kawashima, and F. Iso
  • 学会等名: International Conference of Electroceramics (ICE-2011)
  • 発表場所: University of South Wales,オーストラリア
  • 年月日: 20111212-16
• [産業財産権] リチウム二次電池正極材化合物、その製造方法及び充放電プロセス (2011)
  • 発明者名: 小澤 清、茂筑高士、藤井宏樹
  • 権利者名: 独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特許願2011-038420号
  • 出願年月日: 2011-02-24
  • 外国