気相成長炭素繊維を用いたリチウムイオン電池用高容量電極材料の開発

使用气相生长碳纤维开发锂离子电池高容量电极材料

基本信息

  • 批准号:
    07750846
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.64万
  • 依托单位:
  • 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:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

次世代の二次電池としてリチウムイオン電池が注目されているが、その普及には高いリチウムイオン容量、高い導電性そして高い機械的強度を併せもつ炭素材料の開発が必要不可欠である。いずれの点においても気相成長炭素繊維(以下VGCFと略す)は他の黒鉛系の炭素材料と比較して非常に優れている。従来の製造法では生産性が低かったが、研究代表者が開発した新規な製造法により、従来法と比較して数十〜数百倍の成長速度で繊維を製造することが可能となった。そこで、この方法で製造したVGCFのリチウムイオン電池の負極への適用を試みたのでその結果を報告する。(1)As-grown繊維:1100℃で製造したVGCFで電極を作製し、リチウム金属を対極、参照極として、三電極法によりリチウムイオン容量を測定したところ、200mAh/gの容量を有することがわかった。これは比較的低温で作製したVGCFでも黒鉛構造が発達していおり、易黒鉛化性の材料であることを示している。(2)処理繊維:VGCFを不活性雰囲気で2800℃の高温処理(サンプルA)、また二酸化炭素雰囲気で1000℃で処理(サンプルB)を行い、それぞれの繊維のリチウムイオン容量を測定した。サンプルAは350mAh/gと、理論容量である372mAh/gに近い容量を有していることがわかった。またサンプルBは低温での処理にもかかわらず340mAh/gの容量を有することがわかった。これは、グラファイトライクなドメインを数多くもつVGCFの構造を反映しており、ドメイン間のアモルファス炭素を除去することで単位質量あたりの容量が向上することを示す。さらに、二酸化炭素処理後、すぐに水素雰囲気にして繊維の構造中に水素を取り込ませることで、380mAh/gと理論容量を越える容量をもたせることが可能となった。
The secondary batteries of the next generation have attracted much attention, and their popularity has increased their capacity, conductivity, and mechanical strength, while the development of carbon materials has become indispensable. In addition, carbon fiber (hereinafter VGCF) grown in the middle of the point is very excellent compared with other black lead carbon materials. The productivity of the new production method is low, and the research representative has developed a new production method. Compared with the new production method, the growth rate of the new production method is tens to hundreds of times higher. This method of manufacturing VGCF is described in detail below. (1)As-grown dimension:1100℃ production temperature VGCF electrode preparation, separation of metal counter electrode, reference electrode, three-electrode method, separation of metal counter electrode capacity determination, 200mAh/g capacity determination. The low temperature control of VGCF is very important for the development of lead-free materials. (2)Treatment: High temperature treatment at 2800℃ for inactive VGCF (Sample A), treatment at 1000℃ for diacidified carbon (Sample B), and determination of the total volume of VGCF. The theoretical capacity is 372mAh/g. The temperature of the battery is low, and the capacity of the battery is 340mAh/g. The structure of the VGCF is reflected in the number of units and the number of units. After treatment with carbon dioxide, the water content in the structure is 380mAh/g.

项目成果

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知道了