リチウム二次電池の電気化学的特性改善に関する研究

提高锂二次电池电化学性能的研究

• 批准号: 04F03088
• 负责人: 脇原 將孝
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F03088/
• 关键词: 黒鉛負極; 表面修飾; 電極・電解質界面; リチウムイオン2次電池

携帯機器用電源として普及しているリチウムイオン2次電池は、電気自動車やハイブリッド自動車用の電源としても注目されている。しかしながら、自動車用電源としてリチウムイオン電池を用いる場合は、携帯機器に比べ格段の高出力密度化が要求される。本研究では高出力化のため電極反応を高速化するために、特に反応界面となる電極表面機能を活性化するような酸化物修飾法および電極・電解質複合界面の設計法確立に努めた。本研究の結果、現行の負極材料である黒鉛は電極・電解質界面におけるリチウムイオン交換反応が遅く、高出力化を妨げていることが明らかとなった。昨年度は、イオン交換反応を高速化するための新たな反応経路として、界面に酸化物をナノ分散し修飾する手法を提案したが、本年度の研究によってこの手法が電池高出力化に有効であることを確認した。また実際にラボスケールでの実証電池を作成しレート特性の大幅な向上を確認した。また修飾酸化物に、反応に対して極めて安定なアルミナ・ジルコニア等も用いることが可能であることを確認できたため、実用上有利であると考えられる。また、黒鉛負極では電解液として汎用に使われているプロピレンカーボネートが、界面における副反応によって使用できないという問題があったが、本研究室で開発したホウ酸エステルを加えて固形化することで副反応を抑制しえることを新たに発見した。これらの研究により、電極・電解質界面、すなわち有機・無機ハイブリッドナノ界面におけるイオン交換反応は、これまでほとんど知見のない領域であったが、界面へ積極的に新たな反応場を形成させたり、界面の接触条件を変化させることで反応を制御できることを明らかにした。くわえて、これらの手法が電池高出力化等の性能改善に大きな役割を果たしていることが明らかに出来た。

The power supply for portable machines is becoming more and more popular. The secondary battery is also becoming more and more popular. In the case of automatic vehicle power supply, high output density is required for portable equipment. In this study, the electrode surface function was activated by acid modification method and the design method of electrode-electrolyte composite interface was established. The results of this study show that the current electrode materials are available at the interface between the electrode and the electrolyte. This year's research on the new method of improving the battery output is confirmed. The battery is fully operational and has a large capacity for verification. This is the first time I've ever seen such a thing. In this paper, the author discusses the development of a new method for improving the solid-state reaction of lead electrolyte and its interface. The study of electrode/electrolyte interface, organic/inorganic interface, exchange reaction, interaction, active interface, formation of new reaction field, interface contact condition, etc. The performance improvement of the battery such as high output power is greatly improved.

项目成果

Stability of Lithium Polymer Battery Based on Substituted spinet cathode and PEG-Borate Ester/PC based Plasticizers.

基于取代尖晶石正极和 PEG-硼酸酯/PC 增塑剂的锂聚合物电池的稳定性。

• 期刊: J. Electrochem. Soc. 印刷中
• 作者: Iresha R.M.Kottegoda;Zhumabay Bakenov;脇原將孝
• 通讯作者: 脇原將孝

Electrochemical Performance of Lithium Polymer Battery Based on PC/Polymer Borate Ester Plasticizers

• DOI: 10.1149/1.1833652
• 发表时间: 2005
• 期刊: Electrochemical and Solid State Letters
• 作者: I. Kottegoda;Z. Bakenov;H. Ikuta;Y. Uchimoto;M. Wakihara

High-Rate-Capable Lithium-Ion Battery Based on Surface-Modified Natural Graphite Anode and Substituted Spinel Cathode for Hybrid Electric Vehicles

用于混合动力汽车的基于表面改性天然石墨阳极和替代尖晶石阴极的高倍率锂离子电池

• 发表时间: 2005
• 期刊: J. Electrochem. Soc. 152
• 作者: 原大周;白川淳一;生田博正;内本喜晴;脇原将孝;H.Ando et al.;I.R.M.Kottegoda;T.Furuta et al.;古田寿昭;I.R.M.Kottegoda
• 通讯作者: I.R.M.Kottegoda