高容量リチウムイオン二次電池の炭素負極/有機電解質界面の構造設計

高容量锂离子二次电池碳负极/有机电解质界面的结构设计

基本信息

批准号：
09237250
负责人：
森田昌行
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

リチウム二次電池の電極と有機排水電解質の界面の化学と構造を精密に設計することにより,高性能かつ安全な電池の実現を目指すことを目的として,以下の2課題について研究した。1.炭素質負極のリチウムインターカレーションに及ぼす界面過程の影響電池反応における電極/電解質界面の構造が果たす役割を明らかにするために,エチレンカーボネート(EC)を主溶媒とする有機電解液中で,黒鉛および関連炭素質材料の電気化学的リチウムインターカレーション過程を電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)を用いて研究した。電池主反応であるリチウムインターカレーション反応には電解液の分解とそれに続く炭素表面での被膜形成が並行して起こり,その割合は炭素材料の種類と電極電位に大きく依存した。また,それらの反応は電解液組成によっても異なり,結晶性の高い材料ほど電解液依存性は顕著であり,溶媒の共挿入過程も起こり得ることを明らかにした。2.リチウム負極の表面構造制御による充放電特性の改善有機電解液中への微量の金属塩の添加が金属リチウム負極の充放電特性改善に効果があることを見出した。その効果はベース電解液の組成と添加塩の組合せにより異なるが,リチウム表面に形成する薄膜の組成と構造に依存することがわかった。また,含フッ素陰イオンからなる塩を溶解した電解液系では,低温下でリチウムの析出/溶解サイクルを繰り返すと常温でも高いクーロン効率が得られる現象を見出した。電極/電解液界面のインピーダンス変化を解析することにより,これら充放電特性の改善効果のメカニズムを明らかにするとともに,実用電池の環境下でも上記手法が有効であることを実証した。

研究了以下两个问题，目的是通过精确设计锂二次电池电极和有机排水电解质的电极之间的化学和结构来实现高性能和安全的电池。 1。互种过程对碳质阳极的锂相互作用的影响，以阐明电极/电解质界面在电池反应中的结构，石墨和相关碳质材料的电化学锂相互作用过程使用电化合物晶体微生物（eqcmalance carnecy care）在碳酸含量（eqcmalance）中研究溶剂。锂互插反应是主要的电池反应，与电解质的分解以及随后在碳表面上形成的膜形成并行，其比例在很大程度上取决于碳材料的类型和电极电位。还发现这些反应取决于电解质组成，并且高度结晶材料对电解质的依赖性更为明显，并且也可以发生溶剂的共同插入过程。 2。通过控制锂阳极的表面结构来改善电荷/放电特性，发现在有机电解质中添加痕量的金属盐可以有效地改善金属锂阳极的电荷/放电特性。这种效果取决于基碱电解质的组成和添加盐的组合，但发现它取决于在锂表面形成的薄膜的组成和结构。此外，在电解质系统中，溶解了由含氟阴离子的盐组成的盐，我们发现即使在低温下锂重复时，即使在室温下，也可以达到较高的库仑效率。通过分析电极/电解质界面处的阻抗变化，阐明了这些电荷/放电特性的改进效果的机制，并证明上述方法即使在实际电池的环境中也有效。