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Bi系高温超伝導酸化物のLiのインターカレーションと二次電池正極材への応用の試み

Li在Bi基高温超导氧化物中的插层及其在二次电池正极材料中的应用

基本信息

批准号：
09875172
负责人：
高田潤
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

Bi系高温超伝導酸化物(Bi-2212相など)は層状構造を有する化合物であり、これまで電極反応によるLiのインターカレーションの可能性が期待されていたが、現在まで殆ど報告例がない。本研究は、Bi-2212相へ電気化学的にLiを導入することを試み、得られたBi-2212相の超伝導特性、構造及び酸素量と構成イオンの価数変化を明らかにするとともに、固相反応法によるLi導入の結果と比較検討することにより、Liのインタカレーションの特徴を明らかにし、更にLiディインターカレーションを試みることによって、Bi-2212相がLi二次電池の正極材として応用できる可能性を検討することを目的とした。得られた結果を要約すると以下の通りである。1. 電気化学的手法を用いれば、LiをBi-2212相に常温・常圧でインターカレートすることが可能であり、Li量の制御は極めて容易であることを明らかにした。2. Liを電気化学的に導入したBi-2212相の超伝導特性Toは、Li量によって大巾に変化することを初めて見い出した。すなわち、少量のLi導入でTcは85Kから93Kまで上昇した後、急激に低下し、X≧0.3(Li_X Bi_2Sr_<1.6> Ca_<1.5> Cu_2O_zの表記に対して)のLi量で非超伝導体となる。3. 電気化学的Li導入では固相反応の場合とは全く異なり、酸素量は全く変化せず、Biの平均価数が減少する結果、Cuの平均価数がX≧0.3.で+2.0まで減少し、これがTcの著しい変化の原因であることを明らかにした。4.予め導入したLiは電気化学的な逆反応(放電反応)によって、Bi-2212相より放出できる、すなわちディインターカレーションが可能であることを初めて見い出した。このディインターカレーションによって、Bi-2212相の構造、超伝導特性、酸素量とBiとCuの平均価数は可逆的に変化することを明らかにした。5. 以上の結果より、Bi-2212相へのLi二次電池の正極材への応用の可能性は極めて高いことを示した。

Bi-2212 phase is a high temperature superconducting compound with layered structure. The possibility of Li-2212 phase transition is expected. In this study, Li introduction into the Bi-2212 phase electrochemistry was investigated and the superconductivity, structure and amount of Li in the Bi-2212 phase were obtained. The results of Li introduction into the Bi-2212 phase were compared with those of the solid phase reaction method. Bi-2212 phase electrode material for Li secondary battery is discussed in this paper. The following is an example of how to get the results. 1. The method of electrochemistry is simple and easy to control. 2. Li is introduced into Bi-2212 phase and the conductivity of Bi-2212 phase is determined. Tc increases from 85K to 93K, then decreases rapidly, X ≥ 0.3(Li_X Bi_2Sr_ Ca_ Cu_2O_z is the opposite of Li_X Bi_2Sr_<1.6>Ca_<1.5>Cu_2O_z) and Li content is a non-superconducting conductor. 3. In the case of Li introduction in electrochemistry, the solid phase reaction is completely different, the amount of acid is completely changed, the average number of Bi is reduced, the average number of Cu is reduced from X ≥ 0.3.+2.0, and the reason for Tc change is clear. 4. For the introduction of Li into the electrochemical reaction, Bi-2212 phase release, the first phase of the reaction is possible. The structure of Bi-2212 phase, the conductivity, the amount of acid and the average number of Bi and Cu are reversible. 5. The above results show that Bi-2212 phase lithium secondary battery electrode material has high potential for use.