炭素材料へのマグネシウムイオンの電気化学的挿入

将镁离子电化学插入碳材料中

基本信息

批准号：
13750774
负责人：
安部武志
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750774/
关键词：
マグネシウム電池炭素材料挿入脱離黒鉛層間化合物

项目摘要

リチウム二次電池は小型携帯用機器電源として世界中で使用されており、最近ではハイブリッド用自動車用電源としても期待されている。環境負荷低減のためには、ハイブリッド用自動車が世界中で量産されることが必須である。リチウムは量産という点では資源面の問題があり、代替材料が望まれる。そこで、本研究では資源的に豊富なマグネシウムを用いた二次電池を検討した。特に負極側について詳細に調べるため、炭素材料へのマグネシウムの挿入脱離反応を調べた。マグネシウムトリフレート、塩化マグネシウムをジメチルスルホキシドおよび炭酸エチレンと炭酸ジエチルの混合溶媒に溶解させ電解液を調製し、マグネシウムイオンの黒鉛への挿入脱離反応をサイクリックボルタンメトリー、X線回折法により調べた。その結果、1)マグネシウムイオンとジメチルスルホキシドが黒鉛に共挿入した三元系黒鉛層間化合物を得た。電解液にビニレンカーボネートを添加しても、ジメチルスルホキシドの黒鉛への挿入が認められた。2)マグネシウムイオンと炭酸エチレンが共挿入した三元系黒鉛層間化合物の生成が主に認められた。また、マグネシウムイオンのみ黒鉛に挿入して生成した二元系黒鉛層間化合物に帰属できるX線回折ピークも得られており、マグネシウムイオン電池負極として、黒鉛が使用できる可能性を実証することができた。3)炭酸エステル系溶媒の黒鉛への挿入反応については本研究成果が初めての報告例である。

锂二级电池在全球范围内用作小型便携式设备的电源，最近预计将用作混合动力汽车的电源。为了减少环境影响，至关重要的是，混合动力汽车在世界范围内大规模生产。锂在批量生产方面存在资源问题，并且需要替代材料。因此，在这项研究中，我们使用镁资源丰富的镁研究了二级电池。特别是，为了详细研究负电极侧，研究了镁在碳材料中的插入和消除反应。通过将三镁二硫酸镁和氯化镁溶解在二甲基硫氧化二甲基二甲基氧化物和碳酸乙酯和碳酸二乙酯中的混合溶剂中，制备电解质，并通过环状伏击量和X射线扩散研究将镁离子插入和消除到石墨中。结果，1）获得镁离子和二甲基亚磺氧化物的三元石墨中层中化合物被共插入石墨中。即使将碳酸盐盐添加到电解质中，也观察到将二甲基亚氧化二甲基磺酰化插入石墨中。 2）主要观察到镁离子和碳酸乙二醇的三元石墨插入化合物的形成主要观察到。此外，已经获得仅通过将镁离子插入石墨而产生的二进制石墨层间化合物的X射线衍射峰，这表明石墨可以用作镁离子电池的负电极。 3）这项研究结果是碳酸酯酯溶剂插入到石墨中的第一个报告。