リチウム系複合酸化物の電気化学的特性とエネルギーデバイスへの応用

锂基复合氧化物的电化学性能及其在能源器件中的应用

• 批准号: 10750599
• 负责人: 兵頭 健生
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750599/
• 关键词: リチウム二次電池; ニッケル酸リチウム; 鉄酸リチウム; リチウムバナジウム酸化物; 充放電特性; 正極活物質; 交流インピーダンス特性; コバルト酸リチウム; リチウムマンガン酸化物; イオン導伝率

本年度は,ニッケル系(LiNiO_2),鉄系(LiFeO_2)およびバナジウム系(Li_xVO_y)複合酸化物を調製し,リチウム2次電池用正極材料として評価した。得られた結果を以下に材料別に示す。(a)LiNiO_2のNiサイトを様々な金属元素(Co,Mn,Al,Ga,Ti,Fe)で置換した試料を調製し,それらを用いて作製した電極の充放電特性を評価した。その結果,未置換LiNiO_2は初期電池容量が約170mAh/gと大きいものの徐々に低下し,充放電サイクルが30回を超えると約120mAh/gまで低下した。そこで,NiサイトをGa,TiあるいはFeで5-10%置換したところ,Ti,Fe系に関しては,安定な充放電特性は得られるものの電池容量が基本的に低くなることが分かった。一方,NiサイトをAlやCo,Mnで置換したものは,充放電を重ねても電池容量が約170mAh/gで変化がなく,良好な充放電特性を示すことが分かった。(b)LiFeO_2を主に水熱合成により調製し,その電池特性を評価した。その結果,この系の酸化物を用いた電池電圧は約2Vと非常に低いうえ,1.5〜3.5Vの広い充放電電圧で評価しても電池容量は大きいもので100mAh/gであった。しかし,FeサイトにCo,Mnを部分置換固溶したものは,比較的安定した充放電挙動を示すこと,有機錯体法により得られたLiFeO_2前駆体がほぼ同等の性能を示す等,興味ある結果が得られた。(c)LiCO_3とV_2O_5をCo_3O_4とともに混合後溶融・急冷することにより作製したLi_xVO_y系の特性を評価した。その結果,急冷直後のアモルファス試料に比べ,それを熱処理した試料の方が著しく良好な充放電特性を示すことが分かった。

This year, the preparation and evaluation of electrode materials for secondary batteries were carried out on complex acids of LiNiO_2, LiFeO_2 and LixVO_y. The results are shown below. (a) Ni in LiNiO_2 and metallic elements (Co,Mn,Al,Ga,Ti,Fe) are substituted for the samples, and the charge-discharge characteristics of the electrodes are evaluated. As a result, the initial battery capacity of unreplaced LiNiO_2 is about 170mAh/g, and the initial battery capacity is about 120mAh/g. Ni, Ga,Ti, Fe 5-10% replacement,Ti,Fe system is related to stability, charge characteristics and battery capacity is basically low. On the other hand,Ni, Al, Co,Mn are replaced by Ni, Ni and Mn. The battery capacity is about 170mAh/g. The battery has good charging characteristics. (b)LiFeO_2 is mainly used for hydrothermal synthesis, and its battery characteristics are evaluated. As a result, the battery voltage in the acid system is about 2V and very low, and the battery capacity is about 100mAh/g. For example,Fe, Co and Mn were partially replaced by solid solution, and the stability of the precursor was compared with that of LiFeO_2. (c) The characteristics of Li_xVO_y system after melting and quenching after mixing LiCO_3 and V_2O_5 are evaluated. As a result, the samples were cooled down and heat treated to show good discharge characteristics.

项目成果

兵頭健生: "交流インピーダンス法によるLiCoO_2のイオン導電率の測定"長崎からの情報発信'98. No.4. p.99 (1999)

Takeo Hyodo：“通过交流阻抗法测量 LiCoO_2 的离子电导率”来自 Nagasaki98 第 4 期的信息传播（1999 年）。

D.Eto,T.Hyodo,Y.Takao,Y.Shimizu,M.Egashira: "CHARACTERISTICS OF LiMO_2 (M = TRANSTIIOM METAL) BY A.C.IMPEDANCE TECHNIQUE" Abstracts of the 49th Annual Meetings of Internatilnal Society of Electrochemistry. 684 (1998)

D.Eto、T.Hyodo、Y.Takao、Y.Shimizu、M.Egashira：“通过交流阻抗技术实现 LiMO_2（M = 过渡金属）的特性”国际电化学学会第 49 届年会摘要。