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高エネルギー密度型リチウム二次電池材料の研究

高能量密度锂二次电池材料研究

基本信息

批准号：
11F01074
负责人：
本間格
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

平成24年度はJSPS特別研究員デバラジャ博士との共同研究を大いに進捗させ、2電子容量が期待される高容量型リチウムイオン電池正極材料であるオリビン化合物を研究対象として画期的なナノ結晶電極材料の合成法である超臨界流体合成法の適用を確立した。次世代リチウム二次電池の有力電極材料と目されているオリビン系活物質LiMnPO4の合成法確立を平成23年度に実現したため、平成24年度はさらに高容量特性が期待されているLi_2MnSiO_4、LiCoPO_4,およびLi_2CoSiO_4正極材料などの革新的電極材料のナノ結晶活物質などの新規電極材料の合成プロセス開発に成功し、その電極特性の評価を行った。平成24年度の研究開発では超臨界流体プロセスを用いてナノ結晶Li_2MSiO_4(M=Fe, Mn, Co, Ni, V)の低温・高速合成法(典型的には300-400℃で10分間)の合成条件を見出し、その原子レベルの結晶構造評価に成功した。臨DF-ADF, ABF法を用いてli_2CoSiO_4の原子レベル結晶構造や架橋している酸素原子の直接観察にも成功した。合成法確立の観点からは導電性表面修飾まで含めて低温～中温プロセスのみを用いたポリアニオン系2電子活物質材料の工業生産技術を確立した。また、高電位特性が期待されるLiCoPo_4等のナノ結晶活物質粒子の合成法開発も行った。合成条件により粒径を系統的に変化させたLiCoPO_4ナノ結晶粒子の構造解析を進め、10-100nmサイズの活物質粒子の単分散性の検証と、XRD回折等を用いたナノ粒子構造の詳細解析も行い、電極特性との相関を考察した。本研究開発では次世代リチウムイオン電池材料として期待の大きいオリビン構造のLiMPO_4(M=Fe, Mn)さらに各種のポリアニオン系電極材料、特に2電子容量が期待されるLi_2CoSiO_4のナノ結晶活物質を低温・短時間で合成できる汎用的な高速合成プロセス技術に成功し、その基本的電極特性の評価を行った。平成24年度の共同研究成果は電池討論会と電気化学会の2つのリチウム電池関係の主要な国内学会で発表を行った。

In 2004, JSPS Special Research Fellow Dr. J. J The synthesis method of LiMnPO4, a powerful electrode material for secondary batteries of the next generation, has been successfully developed in 2003 and 2004. The high capacity characteristics of Li_2MnSiO_4, LiCoPO_4, Li_2CoSiO_4 electrode materials are expected. Evaluation of electrode characteristics. In 2004, the research and development of Li_2MSiO_4(M=Fe, Mn, Co, Ni, V) crystals using supercritical fluids were successfully carried out. The synthesis conditions of Li_2MSiO_4 crystals by low temperature and high speed synthesis method (typically 300-400℃ for 10 minutes) were discussed. The atomic structure of Li_2CoSiO_4 was successfully observed by DF-ADF and ABF methods. The industrial production technology of the two-electron active material was established by the synthesis method. The synthesis of crystalline active material particles such as LiCoPo_4 is expected to be developed. The structural analysis of LiCoPO_4 crystal particles was carried out under different synthesis conditions, and the dispersion of active particles in the range of 10-100nm was investigated by XRD analysis. In this paper, we have developed a high-speed synthesis technology for LiMPO_4(M=Fe, Mn), which is widely used in the synthesis of crystalline active materials at low temperature and in short time, for the next generation of lithium ion battery materials and for the evaluation of basic electrode characteristics. The joint research results of Heisei 24 were presented at the Battery Symposium and the Electrochemistry Conference.