高配向性層状化合物リチウム二次電池電極材料の構造設計

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360510
• 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)
• Keywords: リチウム二次電池 / 層状化合物 / 配向性 / グラファイト / X線回折 / リートベルト解析 / 積層構造 / 面内構造

Research Abstract

リチウム二次電池は、軽量、高エネルギー密度、高電位等の優れた特長を有し、盛んに研究されている。高性能化、低コスト化、安全性等の課題でさらなる改良進歩を行うためには、正負極材料の開発が重要である。正負極材料においては、いずれもリチウムの挿入脱離における容量並びにサイクル特性の観点から、層状化合物が注目されている。負極材料には、層状グラファイト化合物が広く使用され、また正極材料として、層状V_2O_5ゲル、層状ブロンズ酸化物LiV_3O_8等が注目されている。しかしながら、これら層状化合物はいずれも配向性が非常に高いため十分なX線回折ピークを観測することができず、通常の方法では構造を精密に解析することが不可能となっている。そのため、最適の構造設計がなされているとは言い難い。本研究では、これらリチウム二次電池の正負極材料として大きなポテンシャルを持つ層状化合物の精密な構造解析を行い、リチウム挿入脱離における電気化学的特性との比較検討を通じて、最適の構造設計を行うことを目的とする。今年度においては、負極材料としての層状グラファイト化合物について、電気化学的にリチウムを挿入脱離した試料を作成し、電気化学的特性の評価を行った。試料作成並びに電池特性評価には、当研究室既設のグローブボックスと電池充放電装置を使用した。X線回折測定を行い、配向方句のピークのみを使って1次元リートベルト解析を行い、積層構造を明らかにした。高分解能平行ビーム光学系とキャピラリ一回転試料台を購入してX線回折装置に設置し、非配向方向の回折の測定を行った。積層構造並びに面内構造と、リチウム挿入脱離における電気化学的特性を比較検討し、構造と電池特性に関する考察を行った。