リチウム二次電池の電気化学的特性改善に関する研究

本研究の目的は、電解液/活物質界面における電荷移動を促進させることにより、従来の電池に比べて格段に高出力密度な次世代リチウム電池を開発することにある。エネルギー問題、地球環境問題の解決法として、エネルギー効率が高く、排気ガスが抑制できる、大型組み電池を搭載した電気自動車(EV)の開発が急務である。また、エネルギー有効利用の観点から電力貯蔵用の大型二次電池の開発が望まれている。そのためには、高出力特性、高容量の二次電池の開発が必要であり、これらの要求を満たすためには、作動電位が高く高エネルギー密度なリチウムニ次電池が最も適している。本研究では、リチウムニ次電池活物質の表面にナノサイズのジルコニア、チタニアで表面処理を行い、電解液/活物質界面に空間電荷層を形成させた。電子顕微鏡観察により、黒鉛負極表面に、ナノメートルオーダーの酸化物の修飾が確認された。交流インピーダンス法により、素反応家庭を検討したところ、表面修飾によりリチウムイオンの活量を増加させるとともに、安定な吸着サイトを提供することによって電荷移動を促進させることを明らかとした。また、ホウ酸エステル系高分子固体電解質を電解質とし、マンガンスピネル酸化物正極活物質と組み合わせて全固体電池を構築し、良好なサイクル特性、出力特性を検討した。表面修飾を行うことにより、過電圧の低減が認められ、出力特性が向上することが明らかとなった。

本研究の目的は、電解液/活物質界面における電荷移動を促進させることにより、従来の電池に比べて格段に高出力密度な次世代リチウム電池を開発することにある。エネルギー問題、地球環境問題の解決法として、エネルギー効率が高く、排気ガスが抑制できる、大型組み電池を搭載した電気自動車(EV)の開発が急務である。また、エネルギー有効利用の観点から電力貯蔵用の大型二次電池の開発が望まれている。そのためには、高出力特性、高容量の二次電池の開発が必要であり、これらの要求を満たすためには、作動電位が高く高エネルギー密度なリチウムニ次電池が最も適している。本研究では、リチウムニ次電池活物質の表面にナノサイズのジルコニア、チタニアで表面処理を行い、電解液/活物質界面に空間電荷層を形成させた。電子顕微鏡観察により、黒鉛負極表面に、ナノメートルオーダーの酸化物の修飾が確認された。交流インピーダンス法により、素反応家庭を検討したところ、表面修飾によりリチウムイオンの活量を増加させるとともに、安定な吸着サイトを提供することによって電荷移動を促進させることを明らかとした。また、ホウ酸エステル系高分子固体電解質を電解質とし、マンガンスピネル酸化物正極活物質と組み合わせて全固体電池を構築し、良好なサイクル特性、出力特性を検討した。表面修飾を行うことにより、過電圧の低減が認められ、出力特性が向上することが明らかとなった。