リチウム二次電池用金属間化合物負極の欠陥構造と電極特性

锂二次电池金属间化合物负极的缺陷结构及电极性能

• 批准号: 18760525
• 负责人: 岸田 恭輔
• 金额: $ 2.3万
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760525/
• 关键词: 格子欠陥; 電子顕微鏡; 構造・機能材料; 電池材料; リチウム二次電池; 金属間化合物材料; 負極材料; 機能・構造材料

リチウム二次電池の負極材料として,黒鉛負極の約2倍程度の理論放電容量を持つスズやシリコン,アルミニウムを含む金属間化合物系負極材料に期待が集まっている.本研究では,金属間化合物負極へのリチウム挿入脱離反応による構造変化メカニズムと格子欠陥の相関を調べることを通じて,電極の高性能化を目指した基礎研究を行った.六方晶系B8_1-B8_2型構造を基礎とし,空孔規則配列結晶構造を有するNi_3Sn_2単結晶薄板を用いて,電気化学特性と微細構造変化との相関について調べた.Ni_3Sn_2相は組成幅を有し,組成変化に伴って格子定数および空孔規則配列が複雑に変化する.Ni_3Sn_2の六方晶母構造の底面に平行および垂直な試料について,充放電試験を行った場合,化学量論組成の試料では底面に垂直な試料の方が約2倍の高い充電容量を示す.空孔濃度の増加および格子定数の低下が見られるNi-poor組成の試料ではこのような異方性と充電容量が著しく低下する.これらの結果と,TEMによる微細構造観察の結果から,Ni_3Sn_2中ではLi原子は八面体サイトに存在していること,充電容量の結晶方位依存性は,Liの拡散速度の差に起因しているものと結論付けられる.また,充放電特性に及ぼす格子欠陥の影響を見るため,さまざまな熱処理を施したNi_3A1冷間圧延箔への充放電試験を行った結果,1次再結晶終了材,99%冷間圧延材,完全焼鈍材の順で,充放電容量が低下した.微細組織との相関を検討した結果,高エネルギー粒界,格子欠陥がLiの拡散を促進に寄与していると結論付けられる.以上のように,金属間化合物負極ではリチウムの拡散を促進するような結晶構造,格子欠陥構造の制御により,電極特性の向上が期待できることを明らかにした.

The negative electrode material of リチウム secondary battery is made of black lead negative electrode, which is about 2 times the theoretical discharge capacity of the black lead negative electrode.ルミニウムをAnode materials containing intermetallic compounds are expected to be collected. This study is based on intermetallic compound anode materials.チウムInsertion and detachment reaction によるStructural change メカニズムとlattice lack of 陥のrelated を Adjustment べることを通じて, high performance of the electrode Basic research on chemical engineering. Hexagonal B8_1-B8_2 type structure, basic structure of regularly arranged pores. There are するNi_3Sn_2 single crystal thin sheets, and the electrochemical properties and fine structure modification are related to the について adjustment. .Ni_3Sn_2 phase is composed of width and width, and the composition is changed and the lattice is fixed and the holes are regularly arranged and the complex is changed and the change is changed. .The bottom surface of Ni_3Sn_2's hexagonal crystal mother structure is parallel and vertical, and the sample is suitable for charge and discharge tests. The stoichiometric composition of the sample is vertical, the bottom surface of the sample is vertical, and the charging capacity is approximately 2 times higher. The pore concentration is increased and the grid is The sub-fixed number is low and the Ni-poor composition is low. The sample is anisotropy and the charging capacity is low. .Results of TEM microstructure observation, Li atoms and octahedrons in Ni_3Sn_2 The reason for the existence of イトにしていること, the crystal orientation dependence of charging capacity は, the cause of the difference in Li の拡 scattering speed しているものと knot On the effects of charging and discharging characteristics, charging and discharging characteristics, and the influence of grid defects, heat treatment and heat treatment Ni_ 3A1 cold pressure stretched foil charge and discharge test results, 1 recrystallization final material, 99% cold pressure stretched material, completely blunt material The smoothness, the low charge and discharge capacity, the fine structure related results, the high grain boundary, the lattice lack of Li拡sanをpromote に Send and していると Conclusion pay けられる. Above のように, intermetallic compound negative electrode ではリチウムの拡 scattered をThe crystal structure is advanced, the lattice structure is controlled, and the electrode characteristics are expected to be improved.

项目成果

LiCoO_2正極/(La,Li)TiO_3固体電解質間の結晶方位関係

LiCoO_2正极/(La,Li)TiO_3固体电解质的晶体取向关系

• 发表时间: 2006
• 期刊: まてりあ 45・12
• 作者: R. Nakamura;D. Tokozakura;J.-G. Lee;H. Mori;H. Nakajima;岸田恭輔
• 通讯作者: 岸田恭輔

Improvement of Battery Performance by Surface Modification of Crystalline Solid Electrolyte for All Solid-State Lithium Batteries

全固态锂电池结晶固体电解质表面改性改善电池性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: ECS Transactions 6
• 作者: 仲村 龍介;李 正九;森 博太郎;中嶋 英雄;桐原聡秀;S. Kirihara;R.Nakamura;S. Kirihara;K. Kishida;桐原聡秀;R.Nakamura;K. Kishida;桐原聡秀;R.Nakamura;T. Kosho;桐原聡秀;桐原聡秀;R.Nakamura;K. Kishida
• 通讯作者: K. Kishida

Ni_<3-x>Sn_2の結晶構造とリチウム二次電池負極特性の組成依存性

Ni_<3-x>Sn_2的晶体结构及锂二次电池负极性能的成分依赖性

• 发表时间: 2008
• 作者: R. Nakamura;D. Tokozakura;J.-G. Lee;H. Mori;H. Nakajima;岸田恭輔;岸田恭輔;小庄孝志
• 通讯作者: 小庄孝志

Crystal and defect structures of La_<2/3-x>Li_xTiO_3(x〜0.1) produced by a melt process

熔融法制备的La_<2/3-x>Li_xTiO_3(x〜0.1)的晶体和缺陷结构

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Electron Microscopy 56
• 作者: 仲村 龍介;李 正九;森 博太郎;中嶋 英雄;桐原聡秀;S. Kirihara;R.Nakamura;S. Kirihara;K. Kishida;桐原聡秀;R.Nakamura;K. Kishida
• 通讯作者: K. Kishida

固体電解質層およびその製造方法

固体电解质层及其制造方法

• 发表时间: 2006