微量金属イオン添加によるリチウムイオン二次電池負極の特性向上

添加微量金属离子改善锂离子二次电池负极特性

• 批准号: 14750649
• 负责人: 駒場 慎一
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750649/
• 关键词: リチウムイオン二次電池; 負極; 炭素

Li-Mnスピネルを正極とする電池内部では,正極からMn(II)が溶出し負極の容量低下を引き起こす.この原因は,溶存Mn(II)がセパレータを介して負極に到達し,Mnの還元析出,電析Mn上での電解液との不可逆的分解の促進(触媒作用)によって,負極の特性劣化が起こるためであることを既に見出している.そこで,全く逆の発想で,負極特性を向上させるべき添加物を検討した.様々な金属イオンの添加効果を検討し負極の特性に与える影響を調べたところ,なかでもAl(III),Zn(II),Ag(I),Pb(II)は還元析出した後に,電気化学的に活性なLi合金が形成するため,炭素電極のみに比べて可逆容量が増加した.また,ナトリウムイオンを添加するとSEI皮膜が改質されて黒鉛負極の高出力化が可能となったのでここに述べる.負極活物質として天然黒鉛を用い,電解液1mol dm-3 LiClO^4/EC-DECにナトリウムイオン(過塩素酸ナトリウム)を充放電前に所定の濃度加えた.ナトリウムイオンを添加することによって,初期サイクルの不可逆容量が減少し,放電容量の増加が見られ,充放電時の容量の保持性も改善されることがわかった.またナトリウムイオンの添加量によっても負極特性が変化することがわかった.この効果はナトリウムイオンの添加がSEIの形成に大きく関与しているためと考えられる.交流インピーダンス測定から電極/電解液における界面抵抗が減少しており,高レート充放電においてより高い可逆容量が得られることが分かった.

The Li-Mn positive electrode is used inside the battery, and the positive electrode is dissolved due to Mn(II) dissolution, which is caused by the low capacity of the negative electrode.こす.このcauseは,dissolved Mn(II)がセパレータを Introductionしてnegative electrodeにarrives,Mnのreduction precipitates, electrolytes Mn on The electrolyte is used to promote irreversible decomposition (catalytic action), and the characteristics of the negative electrode are deteriorated.に见出している.そこで,全く inverseの発思で,negative pole characteristics を上させるべきadditivesを検した.様々なmetalイThe added effect of the anode is the characteristics of the negative electrode and the influence of the negative electrode. ), Ag(I), Pb(II) can be reduced and precipitated, electrochemical active Li alloy can be formed, carbon Electrode のみに Ratio べて Reversible capacity が increase した.また, ナトリウムイオンをAdd するとSEI film がModification されてblack It is possible to increase the output of the lead negative electrode by using natural black lead as the active material of the negative electrode, and the electrolyte is 1 mol dm-3 LiClO^4/EC-DEC にナトリウムイオン(Peroxalate acid ナトリウム) before charging and discharging, add the specified concentration before charging and discharging.て, the initial irreversible capacity decreases, the discharge capacity increases and the discharge capacity increases, charge and discharge Improvement of battery capacity retention and improvement of battery life The amount of addition is the same as the negative electrode characteristics. The effect is the same.ウムイオンのaddがSEIの成に大きく关与しているためと卡えられる. AC tester measurement electrode/electrolyte interface resistance reduction testり, 高レートcharge and discharge においてより高い reversible capacity がget られることが分かった.

项目成果

B.Kaplan, H.Groult, S.Komaba, N.Kumagai, V.Gupta, T.Nakajima, B.Simon: "Lithium Insertion into Carbonaceous Anode Materials Prepared by Electrolysis of Molten Li-K-Na Carbonates"J.Electrochem.Soc.. 150(2). G67-G75 (2002)

B.Kaplan、H.Groult、S.Komaba、N.Kumagai、V.Gupta、T.Nakajima、B.Simon：“通过电解熔融 Li-K-Na 碳酸盐制备的碳质阳极材料中嵌入锂”J.Electrochem