イオン性液体を用いる不燃性二次電池の創製

使用离子液体创建不可燃二次电池

基本信息

批准号：
15750158
负责人：
宇井幸一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

【研究の目的】リチウム二次電池の安全性向上のための対策技術として、不揮発性・不燃性という特徴を有する常温型溶融塩(イオン性液体)を不燃性電解液として応用することを試みた。平成15年度は、AlCl_3-1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMIC)常温型溶融塩をベースとする電解液を用いて検討した結果、放電電圧3.2-3.7Vで作動すること、粘度や導電率などの電解液の物性よりも、Li^+濃度が高い液組成を用いる方が、放電特性が良好になるなどの知見を得た。そこで今年度は、高出力な不燃性二次電池の創製のため、以下の項目について取り組んだ。【研究実施項目】1.イオン性液体の支配的イオン種の解明とその幾何学的構造の解析対象となるAlCl_3-EMIC-LiCl_<sat>-SOCl_2浴中に存在するイオン種を解明するため、ラマンスペクトルの測定を行った。その結果、Alの析出イオン種であるAl_2Cl_7^-は存在せず、アニオン種はAlCl_4^-のみ、カチオン種はEMI^+とLi^+が存在することが分かった。さらに、プログラムGAUSSIAN03を用いて、非経験的分子軌道計算を行った結果、Li^+は2つのAlCl_4^-のClと相互作用し、それらの距離は1.9-2.7Åであることが分かった。2.新規電極作製方法の検討昨年度に引き続き、合金系負極材料(Al)に注目し、めっき法により薄膜化して、その作製条件や作動条件を検討したところ、負極として順調に作動する条件を明らかにした。また、常温型溶融塩に適合する電極として、泳動電着法を用いたバインダーブリー正極の作製条件も検討したところ、正極として作動することが明らかとなった。3.電極反応機構の解析 Alめっき負極のリチウム吸蔵・放出反応を調べるため、GD-OESを用いてAlめっき負極の深さ方向の元素分析を行った。その結果、充電時に形成されたLi-Alから、全てのLiが放出されておらず、充電深度が深くなるにつれて、Li残量が増加することが分かった。

[研究目的]作为提高锂二次电池安全性的对策技术，我们尝试使用不挥发且不易燃的室温熔盐（离子液体）作为不可燃电解质。 2003财年，我们研究了基于氯化AlCl_3-1-乙基-3-甲基咪唑鎓（EMIC）室温熔盐的电解液，发现其在3.2-3.7V的放电电压下工作，并且粘度我们发现，当使用Li^+浓度较高的液体组合物时，放电特性比电解质的物理性能更好。因此，今年为了打造高输出的不易燃二次电池，我们进行了以下工作。 [研究项目] 1.离子液体主要离子种类的阐明及其几何结构分析为了阐明目标AlCl_3-EMIC-LiCl_<sat>-SOCl_2浴中存在的离子种类，测量了拉曼光谱。结果发现，不存在沉淀的Al离子种Al_2Cl_7^-，只有AlCl_4^-为阴离子种，EMI^+和Li^+为阳离子种。此外，利用GAUSSIAN03程序从头算分子轨道计算结果发现，Li^+与AlCl_4^-中的两个Cl相互作用，它们之间的距离为1.9-2.7 Å。 2. 新的电极制造方法的研究继去年之后，我们以合金系负极材料（Al）为中心，利用电镀法将其薄膜化，并对制造和操作条件进行了研究，发现了适合的条件。作为负极运行顺利。此外，作为与室温熔融盐相容的电极，我们研究了使用电泳电沉积制造粘合剂渗出正极的条件，结果表明它可以作为正极。 3.电极反应机理分析为了研究镀铝负极的锂吸附/脱附反应，使用GD-OES对镀铝负极的深度方向进行元素分析。结果发现，并非所有Li都从充电期间形成的Li-Al中释放，并且随着充电深度变深，Li的剩余量增加。