リチウムイオン二次電池正極活物質の表面電荷が活物質内部のリチウム移動速度に及ぼす影響

リチウムイオン二次電池正極活物質の表面電荷が活物質内部のリチウム移動速度に及ぼす影響
石川智士1,仲島康平1,伊藤智博2,立花和宏2,仁科辰夫2
山形大工1,山形大学術2
［序論］筆者らは活物質表面の極性が活物質の反応速度に大きな影響を及ぼすことを見出している。本研究では活物質の表面電荷が、活物質内部におけるリチウムの移動にどのような影響を及ぼすかを考察し、高い反応性を有する活物質に適切な電極設計の指針を提案することを目的とする。
［実験］活物質として2種類のマンガン酸リチウムを使用した活物質について誘電率や表面状態を測定し．さらに活物質を金集電体に打ち込み、サイクリックボルタモグラムより、リチウムイオンの酸化還元に伴う2つ電流ピークを観察した
［結果］図１に示すように、LiMn2O4①ではLiMn2O4②の7倍近い電流と、酸化還元に伴う2つの電流ピークが観察された．2つのシャープな電流ピークが観察されたLiMn2O4①が，表面の酸素原子の比が高く，見かけの誘電率も高い傾向を示した。
［結論］誘電率の高い活物質を用いたセルでは見た目の誘電率が低い活物質を使用したセルと比較して酸化還元を伴う２つの電流ピークが大きいことにより、リチウムの移動速度がマンガン酸リチウムの表面電荷が大きいほうが高いと考えた。