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リチウム二次電池の正極集電体アルミニウム中の不純物が電池性能に及ぼす影響

日時
関係者(共同研究者)


リチウム次電池の正極集電体アルミニウム中の不純物が電池性能に及ぼす影響
K. Tachibana, T. Nishina, T. Endo and K. Matsuki
Department of Materials Science and Engineering, Yamagata University, Yonezawa, Yamagata,
992-8510, Japan

K. Tac,Impuri,196th 1)

緒言 リチウム次電池の正極は高い電位に曝されるのでその集電体として弁金属であるアルミニウム用いられるアルミニウム不働態化して表面に酸化皮膜作るこの酸化皮膜は絶縁体として電解コンデンサ用いられている集電体役割は電池活物質への電流供給であるから電気良導体方が良いしかしそのために酸化皮膜破壊することは腐食の促進意味するアルミニウム酸化皮膜絶縁性電気伝導性ついて導電助材である炭素と酸化皮膜の欠陥部が関係しそうなことがわかってきたそこで酸化皮膜の欠陥部に影響及ぼすと言われるアルミニウム含まれる不純物がリチウム次電池にどのような影響及ぼすか検討した
方法 正極活物質してLiMn2O4 (井金属鉱業 Lot.No=97055)用いた活物質30mgにアセチレンブラ(DENKA BLACK) 5mg良く混ぜテフロン分散液(Du pont-Mitsui Fluorochemical 30-j)滴加えてめのう乳鉢上で良く混練しラバー状とし正極合剤とした正極集電体して不純物含むアルミニウム試料(Nippon Light Metal Companey, Ltd.)直径8mmに打ち抜きアルミニウムイヤ(99.999% 0.5mmφ)スポ溶接したもの用いたこの集電体に正極合剤塗り込み最後に治具用いて1ton/cm2分間でプレス1804h真空乾燥して試料電極した対極照極にはステンレスイヤ(SUS304)Li箔圧着した電極用いた電解液プロピレンカーボネイト(PC)1,2-ジメトキシエタン(DME)(1:1体積)溶媒する1M 6弗化燐酸リチウムLiClO4および1M 4弗化硼酸リチウムLiBF4用いた(菱化学株式会社)セルアルゴンで満たされたグローブボクス(美和製作所 MDB-1K-O型(P))で組み立て密閉した測定25±0.5℃に保ったインキュベータ(SANYO MIR-152)で中で行い+3.5V~+4.4V vs. Li/Li+ 電位範囲定電流(0.4mA/cm2=0.09C)充放電試験行った
結果 1高純度アルミニウム(99.999+%, Fe=0.45, Si=0.45, Cu=0.13 ppm)集電体用いた場合の充放電曲線示すLiBF4(1b)方がLiPF6(1a)よりサイクル毎の劣化が顕著でありきとして全く充電できなくなる場合もあったそのような場合はアルミニウム表面らしき形状が観察され腐食進行したものと推測される2含むアルミニウム(Cu=99, Fe=7, Si=7, Mo<1, Pb=0.5, Mn, Mg, Zn, Ni, Cr, Ti, Ga, V, B <1 ppm)集電体用いた場合の充放電曲線示す含む場合電流反転時のIRドロ大きくなる傾向がみられ段になるLiMn2O4電位平坦部が不明瞭になる傾向があったきとしてIRドロ極端に大きくなり全く充放電できなくなる場合もあった反面高純度アルミニウム用いたときと較べて容量が増加し(2a)LiBF4用いた場合 (2b) ではサイクル毎の劣化抑制する効果があった銀は銅と類似の傾向が見られたがコバルトモリブデンではまた異なる傾向が見られた

by 立花和宏



Impurity Effect in Aluminum Cathode Current Collector on Charging/Discharging Performance of Lithium Secondary Battery
K. Tachibana, T. Nishina, T. Endo and K. Matuki, 196th Meeting of the ECS, (1999).

(1Impurity Effect in Aluminum Cathode Current Collector on Charging/Discharging Performance of Lithium Secondary Battery
K. Tachibana, T. Nishina, T. Endo and K. Matuki, 196th Meeting of the ECS, (1999).


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