成果報告書詳細
管理番号20110000000861
タイトル*平成22年度中間年報 次世代自動車用高性能蓄電システム技術開発 要素技術開発 多層構造粒子設計による高出力リチウムイオン電池用正極活物質の研究開発
公開日2012/6/27
報告書年度2010 - 2010
委託先名戸田工業株式会社
プロジェクト番号P07001
部署名スマートコミュニティ部
和文要約1.研究開発の内容及び成果等
(1)研究開発の目的と内容
本研究開発は次世代自動車用高性能蓄電システムの確立を目指し、その要素技術開発として、長距離走行と高燃費なP?HEV、EVに適したリチウムイオン電池の主要材料である正極活物質の多層構造粒子設計を検討することにより、高エネルギー、高出力、高安定で安全性に優れたリチウムイオン電池用正極材料を開発することを目的とし、18650単セルでの特性がエネルギー密度240Wh/kg以上且つ出力密度3000W/kg以上を満足するリチウムイオン電池用正極材料を開発することである。
上記目的を達成する為に、平成22年度は以下の項目について検討を実施する。
1)多層構造粒子の研究開発
typeAの多層構造粒子について、多層化プロセスの決定、中間層の決定、最外層の最適化を行い、出力特性とサイクル特性および熱安定性の改善を実施する。
2)前駆体粒子合成技術の研究開発
TypeA用前駆体の設計において、炭酸塩もしくは水酸化物前駆体の検討により前駆体種を最適化し、前駆体種とLi化したコア材料の粉体特性および電極密度、電池特性との関係を明確化する。また、湿式合成による多層構造化の検討を行い、多層構造化プロセスの簡略化を行う。
3)開発材料の評価及び検証
18650セル技術でのエネルギー密度・出力密度評価について、精度のある評価方法の確立を検討し、平均粒子径と電極密度、電池特性との関係を明確化する。
英文要約Summary

The aim of this project is to develop the cathode material for high performance Lithium ion battery which providing high energy, high power, high stability and high safety to output the energy density of 240Wh/kg and the power density of 3,000W/kg with unit cell of cylindrical 18650 cell.

The electrochemical properties of multi-layer cathode material have been investigated with the structure of core component of xLi2MnO3(1-x)LiMO2 and shell component of LiMePO4 (Me=Fe and Me=Mn0.8Fe0.2) in 2010.

For both case, the capacity could be kept higher of 250mAh/g and initial Coulombic efficiency was also improved from 88% to 92%. And concerning thermal stability, LiFePO4 coating improves that from the view point of onset temperature and exothermic temperature in DSC evaluation. However, LiMn0.8Fe0.2PO4 coating does not improve thermal stability.

And the over 20 kinds of elements are investigated as for the basic improvements of core particles and some of them improve the rate capability.

Furthermore, to increase of electrode density is also very important for energy density. The compression condition was also studied and the electrode density of 2.2 g/cc was available with the electrode composition of cathode material/Carbon/Binder of 84/8/8.
The electrode composition shall be also investigated in coming year.
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