2005 Fiscal Year Annual Research Report
スピネル型リチウムマンガン酸化物の結晶構造及び電子構造に関する研究
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16750179
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
高橋 靖彦 独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 研究員 (00373407)
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| Keywords | リチウムイオン二次電池 / リチウムマンガン酸化物 / ニッケル置換体 / 単結晶X線構造解析 / 電子密度分布 / 電気化学特性 / 第一原理計算 |
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| Research Abstract |
リチウムイオン二次電池の中で、正極材料として5V級の作動電位を有するスピネル型リチウムマンガン酸化物遷移金属置換体の研究が活発となっている。これらの物質は単結晶作製の困難さから粉末試料による研究が多数であり、単結晶による研究例は非常に少数である。そこで、単結晶試料合成法の確立、X線結晶構造、物性測定、第一原理計算手法による電子状態計算との比較、検討により、LiMn1-xMxO4(M:遷移金属)を中心としたアルカリ遷移金属酸化物の結晶構造、電子構造等の詳細を明らかにし、また粒度サイズの制御による電池材料としての性能向上を視野に入れて研究を遂行している。本年度の成果においては、低温溶融塩法、フラックス法等による新規合成方法により、スピネル型リチウムマンガン酸化物ニッケル置換体について、焼成時間、温度、雰囲気等を制御することにより、結晶性が非常に良い単結晶粒子の作製に成功し、電気化学測定により電池特性を評価した結果、レート特性の向上が図られることが明らかとなり、論文誌上に報告した。また、金属置換していないスピネル型リチウムマンガン酸化物の単結晶試料を合成し、リチウムとマンガンの組成比を詳細に決定し、結晶構造、電子密度分布の詳細を論文誌上に報告した。また、共著により、リチウムマンガン酸化物の電解液に対する反応性やラマン散乱による振動モードの詳細などを単結晶試料により明らかにした。さらに二次電池正極材料として最も使用されている層状構造を有するコバルト酸リチウムのアルミニウム置換体の単結晶作製に成功し、結晶構造、電子密度の詳細を明らかにした。平成18年度は、ニッケル以外の置換体についての単結晶粒子を作製し、結晶構造、電子構造、電気化学特性などを詳細に検討する予定である。
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