成果報告書詳細
管理番号20110000001406
タイトル*平成22年度中間年報 革新型蓄電池先端科学基礎研究事業 革新型蓄電池先端科学基礎研究開発 8
公開日2012/6/27
報告書年度2010 - 2010
委託先名国立大学法人東京工業大学
プロジェクト番号P09012
部署名スマートコミュニティ部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等 インターカレーション機構を持つ層状岩塩型酸化物は、現在のリチウム電池の電極材料として広く用いられている。初期の正極材料であるLiCoO2からLi(NiCoAl)O2へ、さらにはLi(NiCoMn)O2やLi(NiMn)O2へと、電極容量と安全性向上を図るためのロードマップが描かれ、その特性は着実に進歩している。一方、層状岩塩型を基本構造とする酸化物は、既存の電極特性の延長線上にない飛躍的な特性向上の可能性を秘めている。例えば、上記の層状岩塩型酸化物では重量あたりの可逆充放電容量が150-200mAh/gであるのに対し、リチウムを過剰にした材料系では300mAh/gに達する容量の出現が示唆されるなど、既知の反応機構では解釈することのできない電極反応が充放電に関与すると考えられている。さらに電極反応に対する材料のナノ効果も取り沙汰されている。本事業では、層状岩塩型化合物の構造,組成と電気化学反応との相関を捉え直す基礎となる物質の組成,構造の制御方法の開拓を目指す。
英文要約Title:Reaction control of layered rocksalt materials using an extreme condition
(FY2009-FY2011) FY2010 Annual Report
The present study focused on the following subjects; (i) reaction control of layered rocksalt materials using an extreme condition, and (ii) reaction analysis of layered rocksalt materials using a model electrode prepared by epitaxial thin-films, for the developments of new electrode materials for lithium batteries with high power and long calendar life.
(i) Polycrystalline materials in the LiCoO2-LiNiO2-LiMnO2 system were directly synthesized by a high-pressure synthesis to control the lithium and oxygen content in the compounds. Layered materials with lithium rich compositions of Li1+x[Li0.2MnaCobNic]O2 were synthesized using a high pressure and a high temperature. XRD patterns showed a layered structure at lithium rich composition region. The peak shifts indicate the lattice expansion due to excess lithium insertion and formation of the solid solutions. The lithium rich composition exhibited a high capacity with a small cycle degradation. Lithium excess Li1+x[Li0.2MnaCobNic]O2 is a promising candidate for high-capacity-type lithium batteries.
(ii) Annealing conditions of SrTiO3 single crystal substrates were investigated to synthesize epitaxial thin films of layered rocksalt materials with a highly flat surface. From an atomic force microscope observation, the substrates annealed under the optimized condition showed a very flat surface suitable for hetero-epitaxial growth of electrode film. Using these electrode films, rate-determining steps of the electrodes will be investigated by electrochemical and surface X-ray/neutron scattering measurements.
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