高サイクル特性リチウムイオン電池に向けた表面被覆種の軟X線XAFSによる解析

高循环特性锂离子电池表面涂层种类的软X射线XAFS分析

• 批准号: 25810089
• 负责人: 与儀 千尋
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25810089/
• 关键词: 硫黄系電解液添加剤; 硫黄系活物質被覆剤; S K殻XAFS分析; 被膜分析

種々の硫黄系化合物を電解液の添加剤としたときの充放電サイクル特性評価を行い、電極表面に形成される被膜に含まれる硫黄成分について、S K殻XAFSを用いて調べた。正極にはLiCoO2、負極にはグラファイトを用い、添加剤としてジメチルサルファイド(DMSD)、ジメチルサルファイト(DMST)、プロパンサルトン(PS)を用いた。サイクル特性評価の結果、硫黄化合物を添加しない場合と比較してPSを添加した時にサイクル特性が向上した。初期充電時の電位変化に着目すると、添加剤なしの場合に見られる電解液の還元分解反応に起因するプラトーがPSを添加した時には見られず、PSを添加することで電解液の分解が抑制されたと考えられる。初期充電後の正極・負極についてXAFS分析を行った結果、具体的な構造は明らかでないが、両極共にPSがわずかに酸化された化合物が存在することが確認された。これに対して、他の添加剤を用いた時の初期充電時のプラトーは大きく、その大きさに比例してサイクル特性が悪くなった。XAFS分析結果から、初期充電後に各添加剤の酸化還元生成物が両極に確認されており、このプラトーは添加剤の分解に起因するものと考えられる。また、DMSDおよびDMSTを用いた時の初期充電・放電後の電極表面には硫黄の低価数成分が確認されており、20サイクル後にこれら成分が減少しSO4系化合物が増加していたことから、初期充放電過程において硫黄の低価数成分が電極表面に形成されることによって、それらの酸化分解反応がLiイオンの挿入脱離に優先し、サイクル特性が劣化したと考えられる。以上の結果から、硫黄系添加剤として、充放電中に硫黄の低価数成分を形成しないもの、あるいは電極の硫黄系被覆剤としてPSよりもわずかに酸化状態にあるものが有効であることが明らかとなった。この結果は、今後の添加剤・被覆剤開発に向けて重要な指針となりうる。

A kind of sulfur-based compound is added to the electrolyte, and the charging and discharging properties of the electrolyte are added, and the electrode surface is formed and a coating film is formed on the electrode surface, and the sulfur component is contained in the sulfur component. K shell XAFS uses いて to adjust べた. The positive electrode is LiCoO2, the negative electrode is LiCoO2, and the negative electrode is LiCoO2. (DMSD), DMST (DMST), PS (PS). The results of the evaluation of the sulfur compound's properties, and the comparison of the results of the sulfur compound's addition and the improvement of the sulfur compound's properties when the PS was added. The potential change during initial charging is the cause of the electrolyte's reduction and decomposition reaction.トーがPSをAdd した时には见られず、PSをAdd することでThe decomposition of the electrolyte is suppressed されたと考えられる. XAFS analysis results of positive and negative electrodes after initial charging and detailed structure of the positive electrode and negative electrodeでないが、両极公にPSがわずかにAcidified された The existence of the compound することがconfirms された.これに対して、his added 剤を用いた时のInitial charging time のプラトーは大きく、その大きさに proportion してサイクルcharacteristics がくなった. The XAFS analysis results are very accurate, and the acidification and reduction products of each added agent after initial charging are extremely accurate. Recognize されており、このプラトーはadd剤の decompositionにcause するものと考えられる.また、DMSDおよびDMSTをWhen used, the electrode surface is sulfur-yellow during the initial charge and discharge. The ingredients of 20 サイクル and 20サイクル are reduced and the SO4-based compound is added.とから、Initial charge and discharge process においてSulfur is a low-cost component and the electrode surface is formed されることによって、そThe れらの acidification decomposition reaction が Li イ オ ン の insertion and detachment に priority し, サ イ ク ル characteristics が deterioration し た と 考 ら れ る. The result of the above is the formation of sulfur-based additives, low-cost components of sulfur in charge and discharge, and the formation of sulfur-based electricity. Extremely sulfur-based coating system is used in acidified state and is effective in acidification.このRESULTSは、FUNCTIONAL FUNCTIONS、OVERRIDES ・Important pointers to the results.

项目成果

硫黄系添加剤によって形成されるリチウム電池電極表面上被膜のS-K吸収端XAFS分析

由硫基添加剂形成的锂电池电极表面形成的膜的S-K吸收边XAFS分析

• 作者: 上島裕司;与儀千尋;辻孝祐;小島一男
• 通讯作者: 小島一男