リチウムが可逆的に侵入-脱離する金属間化合物に関する研究

锂可逆进出金属间化合物的研究

基本信息

批准号：
09750923
负责人：
坂口裕樹
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、リチウムが格子間に可逆的に侵入一脱離するような金属間化合物であるMg_2Geについて、メカニカルアロイング(MA)により化合物の形態を変化させることで内部応力を緩和させ、サイクル寿命の低下を抑止する試みを行った。これにより、炭素材料より充・放電容量に勝りサイクル寿命に優れたリチウムイオン二次電池負極材料の創製をめざした。MA処理10時間毎のX線回折測定の結果、20時間程度のMA処理により比較的結晶性の良いMg_2Geが単一相で得られることがわかった。MA処理時間の増加にともない、回折ピークがブロード化することから、結晶化度の低下あるいはナノ構造化による形態変化が生じていることが予測される。この結果から、MA法がMg_2Geの合成と試料の形態変化の両方に適していることがわかった。MA処理時間の異なる試料において、電池充放電サイクル数増加にともなう放電容量の変化を調べた。充・放電試験に用いた試験電極は、MA処理試料粉末、導電材、結着材を混練した後、Cuメッシュ1cm^2上に塗布したものである。混合比率は重量比で、MA処理粉末:導電材:結着材=75:20:5とした。電解液は1MLiClO_4/PCで、評価セルには対極と参照極をリチウム板とする3極式セルを用いた。MA処理時間が25,40,80,100時間と長くなるにつれ第1サイクル目の充放電容量が減少することから、MA処理時間の増加にともなう結晶化度の変化が電池容量に大きく影響することがわかった。MA処理40時間の試料に着目すると、MA処理25時間のものと比較してサイクル初期の容量は小さいものの、容量の減少が抑制されており、4サイクル目で逆転することが認められた。したがって、適度なMA処理は電池充放電サイクル寿命の延長に寄与することが見出された。

本研究针对锂可逆地进入和离开间隙空间的金属间化合物Mg_2Ge，我们通过机械合金化（MA）改变化合物的形态，以减轻Mg_2Ge的内应力、提高循环寿命进行了尝试。以抑制下降通过这一点，研究人员的目标是创造一种比碳材料具有更好的充放电容量和循环寿命的锂离子二次电池负极材料。 MA处理期间每10小时进行一次X射线衍射测量，结果发现，在MA处理约20小时后，可以得到结晶度较好的单相Mg_2Ge。随着MA处理时间的增加，衍射峰变得更宽，这表明由于纳米结构导致结晶度降低或形态发生变化。这些结果表明MA方法既适合Mg_2Ge的合成又适合样品的形貌变化。我们研究了在不同 MA 处理时间处理的样品中，随着电池充电/放电循环次数的增加，放电容量的变化。充放电测试中使用的测试电极是通过将MA处理过的样品粉末、导电材料和粘合材料捏合，然后将其涂覆在1cm^2 Cu网上来制备的。混合比例为MA处理粉末：导电材料：粘合剂=75：20：5（按重量计）。电解液为1MLiClO_4/PC，评价电池为三电极电池，锂极板作为对电极和参比电极。随着MA处理时间增加到25、40、80和100小时，第一次循环的充电/放电容量下降，表明随着MA处理时间增加结晶度的变化显着影响电池容量。关注用MA处理40小时的样品，尽管循环开始时的容量比用MA处理25小时的样品小，但观察到容量的下降在第四个循环时被抑制并逆转。因此，发现适当的MA处理有助于延长电池充放电循环寿命。