成果報告書詳細
管理番号20100000002397
タイトル*平成21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/イオン液体電解液を用いたリチウム二次電池の研究開発
公開日2011/1/25
報告書年度2009 - 2009
委託先名学校法人東京理科大学
プロジェクト番号P07001
部署名燃料電池・水素技術開発部
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
近年リチウムイオン二次電池関連の発火事故が発生し,電池の安全性や信頼性に大きな関心が寄せられている.リチウムイオン二次電池の電解液には,中性分子からなる可燃性の有機溶媒が使われており,電池内部で短絡した際に発生する熱によって,電池全体の熱暴走が懸念される.
そのため,難燃性電解液であるイオン液体は魅力的である.我々はこれまで,黒鉛表面を化学修飾する一連の研究に取り組んできた.イオン液体系およびPC 系の共通の問題として,リチウムイオンが挿入される前に,共存する中性の溶媒分子や有機陽イオン分子がSEI 被膜の形成を阻害する.我々の昨年までの検討で,機能性バインダーを利用することで,被膜形成に関わるイオン液体電解液においてリチウムインターカレーションによる充放電が可能となることが明らかになっている.2年目となる本年は,さらにイオン液体系電解液に注目し,機能性バインダーの黒鉛電極界面挙動,機能性バインダーを用いた高容量ケイ素・黒鉛負極,さらに22年度以降に予定していた検討を前倒しして,Li 過剰層状マンガン系酸化物の高容量正極特性に関して研究開発に取り組んだので,それぞれの成果を以下に述べる.
英文要約Title : Development of High-performance Battery System for Next-generation Vehicles, Next-generation technology development, Development of rechargeable lithium batteries with ionic liquid electrolytes (FY2008-FY2011) FY2009 Annual Report
We have been developing the high capacity materials for positive and negative electrodes performing in an ionic liquid electrolyte, (BMP,Li)-TFSA, which is one of hardly flammable solvents. We found that the positive manganese based-oxide (Li2MnO3-LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2) showed the anomalous higher capacity (>220 mAh/g) in ionic liquid of (BMP,Li)-TFSA similar to conventional organic carbonate electrolyte. The mechanism of the much high capacity was investigated from crystallographic and interfacial points of view. For negative electrode, there appear to be two problems; one is undesired intercalation of organic cations of BMP instead of Li+ into graphite and the other is collapse of higher-capacity silicon electrode leading to electrical isolation within silicon electrode. Based on our investigation in a couple of years, the polyacrylate used as binder is much effective to solve the problems, therefore, we accomplished the excellent high capacity performance (>1000 mAh/g) of silicon-graphite-polyacrylate electrode in (BMP,Li)-TFSA electrolyte. We will achieve the energy density higher than 600 Wh/(kg of active material) with nonflammable ionic liquid electrolyte. These results will be one of milestones to realize both high capacity and improved safety energy storage of the next generation Li-ion batteries.
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