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

基本信息

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

项目摘要

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。

在今年，制备了基于镍的（Linio_2），铁（Life_2）和基于钒的（LI_XVO_Y）复合氧化物，并作为锂二级电池的阳性电极材料进行了评估。获得的结果如下所示。（a）制备了linio_2的Ni位点的样品，以各种金属元件（MN，MN，AL，GA，TI，FE）代替，并评估了使用这些元素制备的电极的电荷/放电特性。结果，尽管未取代的Linio_2的初始电池容量逐渐下降，尽管其初始电池容量约为170 mAh/g，但当电荷/放电周期超过30倍时，其初始电池容量逐渐降低至约120 mAh/g。因此，当Ni位点被GA，Ti或Fe取代5-10％时，发现尽管获得了Ti和Fe系统的稳定电荷和排放特性，但电池容量基本降低了。另一方面，发现当Ni站点被AL，CO和MN取代时，即使在重复充电和放电后，电池容量也约为170 mAh/g，并且没有变化，并且显示出良好的充电和放电特性。（b）Life_2主要是通过热液合成制备的，并评估了其电池特性。结果，使用这种类型的氧化物的电池电压在约2V时非常低，即使在用1.5-3.5V的宽电荷/放电电压进行评估时，电池容量也很大，电池容量高100mH/g。然而，获得了有趣的结果，例如，在Fe地点，CO和MN的部分取代的固体溶液表现出相对稳定的电荷和放电行为，而通过有机复杂方法获得的Lifeo_2前体表现出几乎相同的性能。（c）LI_XVO_Y系统的属性是通过将LICO_3和V_2O_5与CO_3O_4一起，熔化和淬火混合而制备的。结果表明，用样品处理的无定形样品比淬火后立即表现出比无定形样品表现出明显更好的电荷和放电特性。