高容量リチウムイオン二次電池の炭素負極/有機電解質界面の構造設計

高容量锂离子二次电池碳负极/有机电解质界面的结构设计

• 批准号: 09237250
• 负责人: 森田 昌行
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09237250/
• 关键词: リチウムイオン電池; 炭素負極; 有機電解液; EQCM; リチウム負極; 添加剤; 低温処理; 表面被膜

リチウム二次電池の電極と有機排水電解質の界面の化学と構造を精密に設計することにより,高性能かつ安全な電池の実現を目指すことを目的として,以下の2課題について研究した。1.炭素質負極のリチウムインターカレーションに及ぼす界面過程の影響電池反応における電極/電解質界面の構造が果たす役割を明らかにするために,エチレンカーボネート(EC)を主溶媒とする有機電解液中で,黒鉛および関連炭素質材料の電気化学的リチウムインターカレーション過程を電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)を用いて研究した。電池主反応であるリチウムインターカレーション反応には電解液の分解とそれに続く炭素表面での被膜形成が並行して起こり,その割合は炭素材料の種類と電極電位に大きく依存した。また,それらの反応は電解液組成によっても異なり,結晶性の高い材料ほど電解液依存性は顕著であり,溶媒の共挿入過程も起こり得ることを明らかにした。2.リチウム負極の表面構造制御による充放電特性の改善有機電解液中への微量の金属塩の添加が金属リチウム負極の充放電特性改善に効果があることを見出した。その効果はベース電解液の組成と添加塩の組合せにより異なるが,リチウム表面に形成する薄膜の組成と構造に依存することがわかった。また,含フッ素陰イオンからなる塩を溶解した電解液系では,低温下でリチウムの析出/溶解サイクルを繰り返すと常温でも高いクーロン効率が得られる現象を見出した。電極/電解液界面のインピーダンス変化を解析することにより,これら充放電特性の改善効果のメカニズムを明らかにするとともに,実用電池の環境下でも上記手法が有効であることを実証した。

The chemical structure of the electrode and organic drainage electrolyte interface of secondary batteries should be precisely designed for the purpose of high performance and safety of batteries. The following two topics should be studied. 1. Carbon quality electrode structure and interfacial processes affecting battery reaction, electrode/electrolyte interface structure, main solvent and organic electrolyte Electrochemistry of lead and carbon-related materials and electrochemistry of crystal oscillator (EQCM) The main reaction of the battery depends on the decomposition of the electrolyte and the formation of the coating on the carbon surface. The electrolyte composition, crystallinity, electrolyte dependence, solvent incorporation process, etc. 2. The effect of adding trace amount of metal in organic electrolyte to improve the charging characteristics of organic electrolyte electrode is shown. As a result, the composition of the electrolyte is dependent on the composition and structure of the thin film formed on the surface. The electrolyte system containing the anion is dissolved at low temperature and the precipitation/dissolution rate is obtained at high temperature. The electrode/electrolyte interface is characterized by the ability to improve the charge-discharge characteristics of the battery.

项目成果

M.Morita et al.: "Effects of the Electrolyte Composition on the Charge and Discharge Performance of LiNiO_2 Positive Electrode for Lithium Ion Batteries" J.Applied Electrochem.28・2. 209-213 (1998)

M.Morita等：“电解质组成对锂离子电池LiNiO_2正极充放电性能的影响”J.Applied Electrochem.28・2（1998）。

M.Ishikawa, M.Morita, et al.: "Effect of Low-Temperature Precycling of Li on Cycling Efficiency of Li" Proceedings of the Symposium on Batteries for Partable Applications and Electric Vehicles. 97-18. 463-469 (1997)

M.Ishikawa、M.Morita 等人：“Li 低温预循环对 Li 循环效率的影响”，可分离应用和电动汽车电池研讨会论文集。

M.Ishikawa, M.Morita, et al.: "In Situ Scanning Vibrating Electrode Technique for Lirhium Metal Anodes" J.Power Sources. 68-2. 501-505 (1997)

M.Ishikawa、M.Morita 等人：“用于锂金属阳极的原位扫描振动电极技术”J.Power Sources。

Y.Matsuda, M.Morita, et al.: "Electrolyte Solutions for Rechargeable Lithium Batteries" J.Power Sources. 68-1. 30-36 (1997)

Y.Matsuda、M.Morita 等人：“可充电锂电池的电解质解决方案”J.Power Sources。

森田昌行: "リチウム電池と表面技術-負極材料の表面改質-" 表面技術. 48-12. 1176-1182 (1997)

Masayuki Morita：“锂电池和表面技术-负极材料的表面改性”表面技术48-1182（1997）。