2004 Fiscal Year Annual Research Report
量子化学計算に基づいた次世代リチウムイオン電池用正極材料の開発
Project/Area Number |
02J05208
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Research Institution | Nagoya University |
Principal Investigator |
小山 幸典 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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Keywords | リチウムイオン電池 / リチウム遷移金属化合物 / 正極材料 / 量子化学計算 / 計算材料学 |
Research Abstract |
本研究では,次世代リチウムイオン電池の開発に必要である新規な正極材料の開発を目指し,量子化学計算を用いた各種物性の理論予測と電気化学的実験をはじめとする実験的手法とを組み合わせた新しい材料開発手法によって,迅速な材料探索を目指した. 昨年度の成果として,正極材料として使用されている層状酸化物における遷移金属元素の酸化数は本来+3価であるのに対し,ニッケルとマンガンを1:1の比率で複合化させることにより,電荷を+2価と+4価に分離させることができ,かつ,安定性を向上させることができることを量子化学計算により見出している.本年度では,実際に合成して得られている物質が理論計算で期待しているものと同じ電子状態を有しているかを調べるために,電子線損失分光法を中心とする分光実験により,主に遷移金属元素の酸化数と電荷分離の有無を中心に電子状態を調べた.マンガンを含まないリチウム・ニッケル酸化物に対する電子線損失分光実験の結果より,ニッケルL端のスペクトルがニッケルの酸化数の違いを明確に表しだすことを明らかにした.同様に,様々なマンガン酸化物に対する実験からも,マンガンL端スペクトルがマンガンの酸化数の違いを明確に示していることが明らかとなった.これらの実験結果を元に,電気化学的実験によって安定性をはじめとして特性が優れていることが確かめられているニッケルとマンガンの比率が厳密に1:1のサンプルの電子状態を調べたところ,ニッケルとマンガンの間において明確な電荷分離が発生していることを見出し,ニッケルとマンガンの特定の比率による複合化が特性の向上に大きく寄与していることを明らかにした.
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Research Products
(2 results)