Single phase synthesis and charge-discharge properties of transition metal doped lithium oxide in metastable state

过渡金属掺杂亚稳态氧化锂的单相合成及充放电性能

基本信息

批准号：
17H03530
负责人：
日比野光宏
金额：
$ 10.57万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

種々の遷移金属をドープした酸化リチウム中では電気化学的な酸化物イオン/過酸化物イオンのレドックスが進行することが知られており，軽量な酸素種のレドックスを利用するため二次電池正極として重量当たりの大きな容量が期待されている．これら遷移金属ドープ酸化リチウムは準安定相と考えられており，固相法などでの合成が困難なことから遊星ボールミルを用いたメカノケミカル手法で合成されている．しかしこれまでに目的物の純相を得ることはできておらず，生成する遷移金属ドープ酸化リチウム，残留した出発原料および副生相に対してミリング条件との詳細な関係は明らかにされていなかった．コバルトドープ酸化リチウム（CDL）について遊星ボールミル合成時のメディアボール径や回転速度、処理時間などを詳細に検討した結果，合成時の投入エネルギーが大きな場合には一旦生成したCDLが分解することが明らかとなった（従来の合成条件はこの条件領域に含まれていた）．ボール径，回転速度を調整し投入エネルギーを適切にすることでCDL分解反応を起こさずドープ反応のみを進行させほぼ単相を得ることができ，また従来上限と考えられていた量を超えてコバルトをドープすることにも成功した．Coドープ量が増大したことでリチウムイオン電池正極としての充放電容量が向上した．さらに，合成時のボール径が大きいほどCDL粒子の凝集が抑えられることも明らかとなった．これらを組み合わせた条件（5 mmΦボール，420 rpm，100 h）によって高Coドープ量でかつ粒子凝集が抑えられたCDLが得られ，高容量（450mAh/g）での充放電サイクルが可能となることを確認した．

众所周知，电化学氧化物离子/过氧化物离子氧化还原发生在掺入各种过渡金属的氧化锂中，并且由于它利用轻量级的氧气型氧化还原，因此预计每电极每重量的每重量均可作为二次电池阳性电极具有较大的每个电极。这些过渡金属掺杂的氧化锂被认为是可稳态的相位，并且很难使用固相方法合成，因此它们已使用行星球厂使用机械化学方法合成。但是，到目前为止，不可能获得目标产物的纯阶段，并且生产的过渡金属掺杂氧化锂的铣削条件之间的详细关系，其余的起始材料和副产品相尚未澄清。在详细检查了钴掺杂的氧化锂（CDL）介质球直径，旋转速度，加工时间等。在合成行星球磨机期间，据透露，如果合成过程中的输入能量很大，则产生的CDL很大，将分解（常规合成条件在此条件区域中）。通过调节球直径和旋转速度并适当地调节输入能量，在不引起CDL分解反应的情况下进行掺杂反应，并获得了几乎单相。此外，钴也被成功地掺杂，超过了先前被认为是上限的数量。 CO掺杂量的增加提高了锂离子电池正电极的充电和排放能力。此外，已经发现，合成过程中的球直径越大，可以抑制CDL颗粒的聚集较少。已经证实，合并条件（5mmφ球，420 rpm，100 h）产生了一个具有高掺杂量和颗粒聚集抑制的CDL，允许以高容量（450 mAh/g）的电荷/放电循环（450 mAh/g）。

项目成果

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专利数量（0）

オペランドX線吸収分光法によるコバルトドープ酸化リチウム正極の充放電挙動解析

使用原位 X 射线吸收光谱分析钴掺杂氧化锂正极的充放电行为

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
十川麻衣;松田直往;田川正朋;横井勇人;鈴木徹;鈴木徹;塚﨑隆志，日比野光宏，小笠原義之，工藤徹一，山口和也，奥岡晋一，小野博信，米原宏司，住田康隆，水野哲孝;鈴木徹;小笠原義之，日比野光宏，山口和也，工藤徹一，奥岡晋一，小野博信，米原宏司，住田康隆，水野哲孝
通讯作者：
小笠原義之，日比野光宏，山口和也，工藤徹一，奥岡晋一，小野博信，米原宏司，住田康隆，水野哲孝

酸素レドックスを利用したリチウムイオン電池正極材料Co-doped Li2Oの合成と充放電特性

氧氧化还原锂离子电池正极材料共掺杂Li2O的合成及充放电特性

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Makoto Mogi;Hayato Yokoi and Tohru Suzuki;塚﨑隆志，日比野光宏，小笠原義之，山口和也，水野哲孝
通讯作者：
塚﨑隆志，日比野光宏，小笠原義之，山口和也，水野哲孝

酸素レドックスを利用したリチウムイオン電池正極材料のラマン分光分析

利用氧氧化还原对锂离子电池正极材料进行拉曼光谱分析

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Qiran Chen;Hayato Yokoi and Tohru Suzuki;嶋田裕太，日比野光宏，小笠原義之，山口和也，水野哲孝
通讯作者：
嶋田裕太，日比野光宏，小笠原義之，山口和也，水野哲孝

軟X線吸収分光法による後期遷移金属ドープ酸化リチウム正極の充放電反応追跡

使用软 X 射线吸收光谱跟踪后过渡金属掺杂氧化锂阴极的充电/放电反应

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Qiran Chen;Hayato Yokoi and Tohru Suzuki;嶋田裕太，日比野光宏，小笠原義之，山口和也，水野哲孝;小笠原義之，日比野光宏，槇本哲也，工藤徹一，山口和也，奥岡晋一，小野博信，米原宏司，住田康隆，水野哲孝
通讯作者：
小笠原義之，日比野光宏，槇本哲也，工藤徹一，山口和也，奥岡晋一，小野博信，米原宏司，住田康隆，水野哲孝

固体内酸素レドックスを利用したニッケルドープ酸化リチウムの充放電挙動

使用固体氧氧化还原的镍掺杂锂氧化物的充电/放电行为

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tohru Suzuki;Qiran Chen;Susumu Uji;Hayato Yokoi;槇本哲也，日比野光宏，小笠原義之，工藤徹一，山口和也，奥岡晋一，小野博信，米原宏司，住田康隆，水野哲孝
通讯作者：
槇本哲也，日比野光宏，小笠原義之，工藤徹一，山口和也，奥岡晋一，小野博信，米原宏司，住田康隆，水野哲孝