構造からみたリチウム電池電極材料. 菅野了次, GS Yuasa Technical Report 2006 年 7 月 第 3 巻 第 1 号.
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令和3年9月18日
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令和3年9月18日
酸化剤として使える固体は、酸化物が多い。必然的にセラミックスを使うことになる。 金属を使った電極は、充電時に形状を元に戻すことが極めて困難。
スラリーを使った成形| 結合の種類 | 結晶 | 性質や特色 | 物質の例 |
|---|---|---|---|
| イオン結合 | イオン結晶 | 固体は 導電率が小さい（絶縁体）。水溶液や溶融塩は 導電率が大きい。 （キャリア：イオン）。 | 塩化ナトリウム、塩化銀、水酸化ナトリウム |
| 共有結合 | 分子結晶 | 分子式 で表す。融点や沸点は低い。 | 酸素、アンモニア、水※1、ドライアイス |
| 共有結合の結晶 | 黒鉛や導電性高分子は、例外的に電気を通す。 | ダイヤモンド、 黒鉛、 ケイ素、 水晶 、石英※2 | |
| 金属結合 | 金属の結晶 | 導電率 が大きい（キャリア：自由電子）。 | 銅、亜鉛、アルミニウム、 リチウム |
※1.水分子は共有結合に分類されるが、液体の水はわずかに電離して電気を流す。 このイオン結合的な性質を、極性分子と表現する。
※2.ケイ酸塩のケイ酸はイオン結合に分類されるが、共有結合としての性質が強く、焼成などで成型することができる。
物質の誘電率について 出典：山本電機工業
| 化学式 | d電子数 | 色 | 導電率 | |
|---|---|---|---|---|
| 層状化合物 | LiVO2 | 2 | 黒 | |
| LiCrO2 | 3 | 緑 | ||
| LiCoO2 | 6(低スピン) | 黒 | ||
| LiNiO2 | 7(低スピン) | 黒 | ||
| 疑層状化合物 | LiMnO2 | 4(高スピン) | 黒 | |
| スピネル | LiMn2O4 | 3,4(高スピン) | 黒 | |
| LiV2O4 | 1,2 | 黒 |
正極合材は、正極活物質、導電助材、結着材を正極集電体に塗布乾燥して正極とする。
コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン鉄酸リチウムリン酸鉄リチウム1)、ＥＭＤ二酸化マンガン（IC21)、ニッケル酸リチウム、酸化銀、酸化銅など。
リチウムイオン二次電池の活物質は、数ミクロンから数１０ミクロンの粒径を持つものが実用化に適している。粒径が大きいとリチウムイオンの拡散が間に合わなくなり、粒径が小さいと比表面積が大きくなって導電助材やバインダーの量が増えて、電池容量が小さくなってしまうからである。
負極活物質としての炭素材料は炭素への層間化合物として使われます。 グラファイト系の炭素材料です。 ソフトカーボン、 ハードカーボン
炭素材料の表面は炭素ではありません。 表面の極性は電池性能に大きく影響を及ぼします。
まきちゃんの学会発表構造からみたリチウム電池電極材料. 菅野了次, GS Yuasa Technical Report 2006 年 7 月 第 3 巻 第 1 号.
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