成果報告書詳細
管理番号20090000000788
タイトル*平成20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/次世代技術開発/ナノ界面制御による高容量電極の研究開発
公開日2010/3/24
報告書年度2008 - 2008
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P07001
部署名燃料電池・水素技術開発部 蓄電技術開発室
和文要約以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等 1-1. 研究目的と目標: 次世代電気自動車用のエネルギー源として二次電池が注目されており、特にリチウムイオン電池について、研究と開発も盛んに行われている。しかしガソリン自動車と競合するために、現在のリチウムイオン電池のエネルギー密度の大幅の向上が要求されている。負極活物質に関しては、従来使用されているリチウム吸蔵黒鉛(LiC6)の理論容量が 372 mAh g-1 であるのに対し、合金型材料であるLi4.4SnやLi4.4Si、および金属リチウムはそれぞれ994、4200、3861 mAh g-1という高容量が見込まれている。しかし正極活物質に関しては、従来のLiCoO2やLiMn2O4やLiFePO4の容量はそれぞれ約 130 mAh g-1、120 mAh g-1、160 mAh g-1程度である。リチウムイオン電池の高容量化は正極側の容量向上の難しさに阻まれている。そこで、新しい概念の電極反応の併用によって正極の容量を大幅に向上させること強く要求されている。
英文要約Title:Development of High-performance Battery System for Next-generation Vehicles/Next-generation technology development/Development of Nano Size Active Electrode Materials with Large Capacitance(FY2007-FY2011) FY2008 Annual Report
Lithium ion battery (LIB) has attracted more and more attentions because it has potential to be used in electric vehicle (EV) and hybrid electric vehicle (HEV). However, the energy density of LIB has to be much increased to satisfy such industrial needs. Comparing with active materials used in negative electrode of LIB, such as Li4.4Sn, Li4.4Si and metal Li with large specific capacitances from 900 to 4000mAh/g, active materials used in positive electrode of LIB, such as LiCoO2, LiMn2O4 and LiFePO4, have just got specific capacitances from 120 to 160mAh/g. So, it is a main challenge how to improve the capacitance of the active materials used in the positive electrode of LIB. Here, we proposed that the capacitance can be improved by using the nano-size active materials.
In 2008, we have synthesized several nano-size active materials with various morphologies, such as VO2 (B phase) nanoparticle or hollow nanosphere, LiV3O8 and single crystal LiMn2O4 nanowires by different synthesis methods. The nanostructure VO2 (B phase) is synthesized by a simple low temperature hydrothermal way or sol-gel method. The nanostructure VO2 (B phase) with size about 10nm shows a really large specific capacitance of around 350mAh/g as a positive electrode of LIB. Moreover, LiV3O8 nanowire also shows a large specific capacitance about 380mAh/g. And the single crystal LiMn2O4 nanowire shows a really stable specific capacitance about 250mAh/g based on both 4.0 V and 2.8V vs Li/Li+ insertion/extraction potentials. All of these specific capacitances from the nanostructure active materials for positive electrode of LIB are much larger than those of the traditional positive electrode materials such as LiCoO2, LiMn2O4 and LiFePO4.
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