傾斜機能炭素材料の創生と高容量リチウムイオン二次電池負極材料の開発

功能梯度碳材料的创制及高容量锂离子二次电池负极材料的开发

• 批准号: 11750591
• 负责人: 金子 友彦
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokai 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750591/
• 关键词: 炭素材料; リチウムイオン二次電池; 傾斜機能; 炭素化; 黒鉛化; 傾斜材料

本研究では難黒鉛化性炭素前駆体(フルオランセン系COPNA樹脂)の熱処理に伴う構造変化を検討した。本樹脂は無定形炭素を生成し、3000℃の高温処理でもアモルファスな結晶構造のみを与える。しかし、炭素前駆体生成後(600℃処理後)、平均粒径10μm以下に粉砕するとその炭素化黒鉛化過程は大きく変化することが見出され、X線回折中に2000℃付近からアモルファスなピークとともに結晶性のピークが現れこのピークは更なる熱処理でより強い回折を示し、多相黒鉛化を起こすことが確認された。これは炭素化過程での粉砕処理により、単身の原料からアモルファスな内部構造と結晶性の外部構造とを有する傾斜炭素材の生成を示唆している。これらについてリチウムイオン二次電池負極特性を測定したところ、いずれも低温(600〜1200℃)で黒鉛を上まわる高い充放電特性を示し、特に1000℃処理物が電位の安定性等に優れていることが分かった。この負極特性についても粉砕処理の影響が顕著にみられ、粉砕処理により全容量は20%程度増加し、特に低電位での容量増加が顕著で充放電特性の安定性が大きく向上することを明らかにした。この際、X線回折等による解析では明らかな構造の違いは観測されていないが、黒鉛化性への影響を考えると、1000℃の時点ですでに内部と表面での傾斜化が進んでいることが考えられる。一方、易黒鉛化性炭素についても粉砕処理の結晶性への影響を検討した。粉砕処理を行うと、その後の結晶性にこれまで観測されていない新しい挙動(c軸方向の結晶子の増加)が確認された。負極特性(低温処理物)は全容量が10%程度増加するが、いずれの電位でも一様に増加し、難黒鉛化性炭素とは異なる挙動を示した。c軸方向の結晶子の増加はLiの層間挿入量を向上させる可能性を持っており、高温処理により電極特性の向上の可能性を含んでいる。

In this study, the structural transformation of lead-free carbon precursor (COPNA resin) during heat treatment was investigated. The resin is amorphous carbon, high temperature treatment at 3000 DEG C and crystalline structure. After the carbon precursor is produced (after 600 ℃ treatment), the average particle size is less than 10 μ m, and the carbonization process is greatly changed. X-ray regression is performed at 2000 ℃. This carbon conversion process powder treatment, single raw material, internal structure, crystalline external structure and the formation of inclined carbon material The electrode characteristics of secondary battery were measured at low temperature (600~1200 ℃), high charge discharge characteristics of black lead, and stability of potential of treated materials at 1000 ℃. The effect of powder treatment on the electrode characteristics is obvious. The full capacity of powder treatment is increased by 20%. The capacity of special low potential is increased. The stability of charge characteristics is increased. At this time, X-ray reflection, etc., the analysis of the structure of the structure of the violation of the survey, the influence of the black lead, the time of 1000 ℃, the internal surface of the tilt, the progress of the investigation. The influence of powder treatment on crystallinity of lead carbon is discussed. After the powder treatment, the crystallinity was determined. The new crystal movement (increase of crystal in c-axis direction) was confirmed. The electrode characteristics (low temperature treatment substance) are increased by 10% in total capacity, and the potential of the electrode is increased. The increase of crystal particles in the c-axis direction and the increase of interlayer penetration of Li are possible to maintain, and the possibility of electrode characteristics is included in the high temperature treatment

项目成果

金子友彦 他: "低温処理COPNA樹脂炭素のLi^+二次電池負極特性"第26回炭素材料学会年会要旨集. 6-7 (1999)

Tomohiko Kaneko等人：“低温处理COPNA树脂碳的Li^+二次电池负极的特性”碳材料学会第26届年会摘要6-7（1999）。

吉川智之 他: "炭素化過程に及ぼす粉砕処理の影響 難黒鉛化性炭素への影響"第27回炭素材料学会年会要旨集. 4-5 (2000)

Tomoyuki Yoshikawa 等：“粉碎处理对碳化过程的影响。对不可石墨化碳的影响”碳材料学会第 27 届年会摘要 4-5 (2000)。

金子友彦 他: "炭素化過程に及ぼす粉砕処理の影響 易黒鉛化性炭素への影響"第27回炭素材料学会年会要旨集. 6-7 (2000)

Tomohiko Kaneko等：“破碎处理对碳化过程的影响以及对石墨化碳的影响”碳材料学会第27届年会摘要6-7（2000）。

金子友彦: "低温処理COPNA樹脂炭素のLi^+二次電池負極特性"第26回炭素材料学会年会要旨集. 6-7 (1999)

Tomohiko Kaneko：“低温处理的COPNA树脂碳的Li^+二次电池负极的特性”碳材料学会第26届年会摘要6-7（1999）。