メカニカルアロイングによるリチウム侵入型金属間化合物とその電池充放電特性

机械合金化锂金属间化合物及其电池充放电特性

基本信息

批准号：
10136233
负责人：
坂口裕樹
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、Mgと4族元素であるSiあるいはGeを用いたリチウム貯蔵性金属間化合物Mg_2SiおよびMg_2Snを合成し、それらの性質を調べ、リチウム(イオン)二次電池の負極材料としての可能性を検討した。X線回折より、MgとSiを出発原料として行ったメカニカルアロイング(MA)では、90時間で単一相のMg_2Siが合成されることがわかった。一方MgとGeの場合は、20時間程度のMA処理により比較的結晶性の良いMg_2Geが単一相で得られることがわかった。上述の2種類の試料について、電池充放電サイクル数増加にともなう放電容量の変化を調べた。充・放電試験に用いた試験電極は、MA処理試料粉末、導電材、結着材を混練した後、Cuメッシュ1cm^2上に塗布したものである。混合比率は重量比で、MA処理粉末:導電材:結着材=75:20:5とした。電解液は1MLiCIO_4/PCで、評価セルには対極と参照極をリチウム板とする3極式セルを用いた。Mg_2Siは初期放電容量(1サイクル目)は最も大きいものの、充・放電サイクルに伴い著しい容量の低下が認められた。Mg_2Geについては、異なったMA処理時間で合成された試料の電池充放電特性を調査した。MA処理時間が25,40,80,100時間と長くなるにつれ第1サイクル目の充放電容量が減少することから、MA処理時間の増加にともなう結晶化度の変化が電池容量に大きく影響することがわかった。MA処理40時間の試料に着目すると、MA処理25時間のものと比較してサイクル初期の容量は小さいものの、容量の減少が抑制されており、4サイクル目で逆転することが認められた。したがって、適度なMA処理は電池充放電サイクル寿命の延長に寄与することが見出された。

在这项研究中，合成了MG_2SI和MG_2SN，使用MG和4组元素Si或Ge合成了MG_2SI和MG_2SN，并检查了它们的性质，并检查了它们作为锂（ION）二级炮台的负电极材料的可能性。 X射线衍射表明，使用Mg和Si作为起始材料进行的机械合金（MA），在90小时内合成了单相MG_2SI。另一方面，对于MG和GE，发现具有相对较高结晶度的MG_2GE可以通过MA处理约20小时在单相中获得。检查了上述两种样品的电池电荷数量和放电周期的增加而导致的排放能力变化。用MA处理的样品粉末，导电材料和粘合剂揉捏用于充电/放电测试的测试电极，然后应用于Cu网格1cm^2。混合比基于重量比，MA处理的粉末：导电材料：粘合剂= 75：20：5。电解质为1mlicio_4/pc，并将带有反电极的三极电池和作为锂板的参考电极用作评估单元。尽管MG_2SI具有最大的初始排放能力（第一个周期），但由于充电和放电周期，容量显着下降。对于MG_2GE，研究了在不同MA治疗时间合成的样品的电池电荷/放电特性。随着MA处理时间在25、40、80、100小时的增加，第一个周期的充电/放电能力下降，发现由于MA治疗时间增加而导致的结晶度变化对电池容量有重大影响。尽管循环开始时的容量小于MA处理的25小时，但重点是40小时的MA治疗样品，抑制了体积减少，并发现该样品在第四个周期中被逆转。因此，已经发现中等MA治疗有助于延长电池电量和放电周期寿命。