酸化物ナノ粒子担持炭素複合材料のメカノケミカル合成と電池用電極材料への応用

点击翻译按钮获取中文摘要

ゾル-ゲル法により調製したアナターゼ型TiO_2ゲル粉末をLiOH, NaOH, KOH水溶液中,60℃の低温で化処理することにより調したナノ粒子の池材料への応用を図った。以下にその要を示す。粉末X線回折測定の結果より、60℃の蒸留水およびKOH水溶液で処理した場合は、処理前と同様に主にアナターゼ型TiO_2のピークが確認され、結晶構造は変化しないことがわかった。それらに対して、NaOH水溶液処理では、アナターゼ型TiO_2のピーク強度が低下し、ピークがブロードになった。また、ピーク強度は非常に弱いが、H_2Ti_3O_7あるいはNa_2Ti_3O_7に帰属されるピーク位置に近い2θ=9°,28°付近に新たなピークが出現した。LiOH水溶液処理後は、アナターゼ型TiO_2のピーク強度が低下し、2θ=45°,65°付近に新たなピークが出現した。それらのピークは、LiTiO_2ピークに近い位置に確認された。また、ピークは高角度側にシフトしていることより、Li^+が欠損していることが推察された。次に、アルカリ水溶液処理した粉末からなる電極に対して充放電測定を行ったところ、LiOH処理では比較的高い電流密度である10mAcm^<-2>においても、150mAhg^<-1>以上の高容量を示した。また、その容量は200サイクル経過しても安定に推移した。よって、LiOH処理することで、高容量で、優れたサイクル特性を示す急速充放電用のリチウムインターカレーション電極材料を調製できることがわかった。このような結果は、アルカリ水溶液中に存在するLi^+とアナターゼ型TiO_2ゲルとが反応し、非晶質相とLiTiO_2系酸化物に帰属された結晶相からなるナノ粒子を形成したためであると推察している。さらに、炭素粒子との複合化により、電極特性が向上することを見出した。