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電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響


赤間未行,大前国生,伊藤智博,立花和宏,仁科辰夫, 表面技術協会第138回講演大会 , 札幌市手稲区前田7条15-4-1,
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学会】電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響⇒#409@学会;
電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響
赤間未行,大前国生,伊藤智博,立花和宏,仁科辰夫,講演要旨集 (2018).


電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面接触抵抗及ぼす影響

山形大学院理工1,山形大工2○赤間未行1大前国生2伊藤智博1立花和宏1仁科辰夫1

キーードリチウムイオン次電池正極集電体アルミニウム酸化被膜活物質接触抵抗

1緒言

アルミニウムは導電率が銀金に次いで高く安価で軽量なためリチウムイオン次電池正極集電体として使われているしかし表面に存在する強固な酸化被膜と合材との接触抵抗が高出力化妨げている

筆者らは有機電解液中でアルミニウム酸化被膜と合材の接触抵抗の関係調べ合材含まれる活物質の誘電率とアルミニウム酸化被膜の厚みから式(1)ように定式化している

R_c= (ρ_0 _i??C_i χ_ei+ ρ_0 ?)(d+ d_0 ) (1)

R_c : 接触抵抗/Ωm^2 ρ_0 : 抵抗率/Ωm C_i : 寄与率/- χ_ei : 電気感受率/-

d : アルミニウム酸化被膜厚み/m d_0 : アルミニウム自然酸化被膜厚み/m

また筆者らはリチウムイオン次電池正極活物質が水溶液系でも動作し簡便に評価できること見出している

そこで本研究では水溶液系で活物質の種類が集電体アルミニウム表面接触抵抗及ぼす影響について検討した

2実験方法

金線(?=0.3mm)アルミニウム(?=0.4 mm)に電池活物質としてコバルトリチウム(電気感受率χ_e=2.6)マンガンリチウム(電気感受率χ_e=5.6)各々打ち込んで作用極とした電解液6 M 硝酸リチウム水溶液使い対極ステンレス(SUS316)(1cm×2cm)照極に銀塩化銀電極用いて3極式セル組んだクロノポテンショメトリーサイクリクボルタンメトリーアルミニウム接触抵抗評価したクロノポテンショメトリー定電流通電時に電流遮断法によりセル接触抵抗求めた

3結果および考察

に水溶液中での集電体と電池活物質の組み合わせによる接触抵抗の違いについて示す集電体アルミニウム線と電池活物質のマンガンリチウムの接触抵抗は7 kΩ以上示した電池活物質コバルトリチウム集電体アルミニウム金線の組み合わせ電池活物質マンガンリチウムと集電体金の組み合わせでは接触抵抗は測定限界以下であった

1に水溶液中での集電体金属と活物質の組み合わせによる接触抵抗の違い示した電池活物質コバルトリチウム使った作用極では集電体に金線アルミニウム使った場合共に0.7 V付近に充電電流が観察され対応する放電電流が観察されたしかし電池活物質としてマンガンリチウム使った作用極では集電体に金線使った場合0.7 Vに観察された充電電流がアルミニウム使った場合では観察されなかったこのことはアルミニウムマンガンリチウム接触抵抗大きいこと示唆する

に示したサイクリクボルタモグラムに示したクロノポテンショグラムの結果裏付けるものとなった

水溶液中での集電体と活物質の組み合わせによる接触抵抗の違い

1水溶液中での集電体金属と活物質の組み合わせによる接触抵抗の違い

4結言

水の電気分解とアルミニウムの腐食が懸念される水溶液中でも接触抵抗は式(1)に従うことが示唆された

文献

1)加藤直貴, 小野寺伸也, 伊藤知之, 伊藤智博, 立花和宏, 仁科辰夫科学技術研究32, 157-164(2014)

2)立花和宏, 伊藤智博, 小野寺伸也, 加藤直貴, 五十嵐弘, 坂井徹JETIVol.63, no.8,

p.40-43(2015)

○Miyuki Akama, Kunio Ohmae, Tomohiro Ito, Kazuhiro Tachibana, Tatsuo Nishina



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