新規バナジウム系酸化物リチウム二次電池正極材料の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480137
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 八尾 健 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (50115953)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小澤 尚志 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (10324675)
• Keywords: リチウム二次電池 / 酸化物 / 正極活物質 / 結晶構造 / トンネル構造 / バナジウム / コバルト / 充放電

Research Abstract

バナジウム系酸化物は、充放電サイクル特性、コスト、低毒性あるいは資源的な面に優れた特長を有し、リチウム二次電池の正極材料として近年大いに注目されてきている。申請者らはこれまで、今までに知られていない多数のバナジウム系酸化物を合成し、その結晶構造を明らかにしてきた。その中には、リチウムイオンの挿入脱離に有利と考えられる特異なトンネル構造を結晶構造に持つもの、あるいは二次元層状構造を持つもの等が含まれる。本年度は、結晶構造上の特徴から正極材料として有望と思われる結晶を選定し、最適な合成条件の検討を行い、結晶内にトンネル状構造を有するCoV_3O_8について、リチウムイオンの挿入脱離における電池特性の評価を行い、新規物質の設計と開発を行った。購入した振盪式オートクレーブならびに固相反応法を用いて、温度等を精密に制御した条件下で試料合成を行った。将来の実用的使用を考えた場合、固相法によるCoV_3O_8の合成は重要である。購入した小型冷間静水圧加圧装置を用いて、原料粉末間の接触を飛躍的に増大させた後、真空中で焼結を行った結果、水熱法により合成されたものと同様の構造を有するCoV_3O_8が生成した。固相法を用いてもCoV_3O_8が合成可能であることが示された。得られた試料を正極活物質として試験電池セルを作製し、充放電試験を行った。その結果、CoV_3O_8にリチウムイオンが可逆的に挿入脱離することが明らかになった。充放電特性に及ぼす材料の粒子径、形状等の影響を走査型電子顕微鏡観察により調べた。観察のための試料への導電性付与には購入したイオンスパッタ装置を用いた。