成果報告書詳細
管理番号20110000000089
タイトル*平成18年度中間年報 系統連系円滑化蓄電システム技術開発 要素技術開発 電力貯蔵用アドバンストLiイオン電池の研究開発
公開日2012/6/27
報告書年度2006 - 2006
委託先名株式会社日立製作所
プロジェクト番号P06004
部署名新エネルギー技術開発部
和文要約1. 研究開発の内容及び成果等
1)電池材料の開発(株式会社日立製作所)
(1)正・負極材料の開発
正極及び負極の低コスト・長寿命化の観点から、本年度は正負極材料の予備検討を進めた。正極材については、Oの一部をF置換したスピネルMnを合成し、X線回折法により結晶構造を確認した(図1)。また、F置換量を増やすことによる高容量化の可能性を見出した(図2)。さらに、Mnの一部をNiで置換することにより、初期容量が高く、充放電サイクル特性も安定し、異種元素置換による寿命向上の知見を得た(図3)。更なる寿命向上にむけ、表面コーティング手法の検討に着手した。負極材料については、低コスト化が期待できる天然黒鉛系材料の初期特性の検討を行なった。その結果、不可逆容量が小さく初回効率が90%程度であり、高容量化に適した材料であることを確認した。また、高率放電特性(2C)を調べた結果、容量維持率(2C/0.1C容量比)も良好な初期特性を示すことを確認し、1Ah級モデル電池の設計仕様へ反映した(表1、図4)。また、粉体物性評価装置および電池材料評価装置について、設備の導入・立ち上げを実施した。
(2)電解液材料の開発(株式会社日立製作所)
本年度は、安全性を考慮した溶媒組成の予備検討を進めた。その結果、引火点が溶媒組成に依存する知見を得た(図5)。また上記で検討した溶媒組成の電解液を用いた模擬電池試験において、初期放電特性への影響が無いことを確認した(図6)。さらに長寿命化に向け、負極表面における電解液の分解反応を抑制する効果が期待される、添加剤の予備検討に着手し、電池反応解析装置を導入・立ち上げを実施した。
2)電池仕様の検討・評価(株式会社日立製作所)
1)で検討した新規異種元素置換スピネルMn正極及び天然黒鉛負極材料を電池設計へ反映させるために、取得した初期性能データを解析し、1Ah級モデル電池の基本設計を行なった(図7、表2)。
英文要約Research and development of advanced lithium battery for electric power storage system
Hitachi, Ltd.
1)Development of materials for lithium battery
(1) Development of cathode and anode materials
We have been concentrating on the preliminary investigations of cathode and anode materials from low cost and long-life perspectives. Relating to cathode materials, as a result, we found that partial substitution of fluoride ions for oxide ions could increase the capacity. And the guideline of long-life was proposed that substitution of aluminum or nickel ions partially for manganese ions improved cycle properties. We also proceeded surface modification for further long-life.
Relating to anode materials, we understood initial performances of cost-conscious natural graphite.
We started up evaluation equipments of powder properties and materials.
(2) Development of electrolyte
As a trial to improve the safety, we proceeded preliminary investigations of electrolyte composition. Consequently we got the guideline of adequate composition on the basis of relationship between flash point and electrolyte composition.
We carried out the investigations to comprehend the influence for initial performances on cathode or anode single electrode. And the preliminary investigations of additives and surface modification were launched to suppress decomposition reactions of electrolyte on anode surface.
We started up the analysis equipment of battery reactions.
1)Investigation and evaluation of battery specification
We analyzed above obtained date of initial performances to incorporate newly investigated cathode and anode materials into battery design. Specification of 1Ah-class model battery was designed.
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