0001.  正極活物質

https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/54299/c1/C1_Project/tnlmo.asp
卒業研究（Ｃ１-電気化学２００４〜） の単元です。

小単元

概要

気体：酸素（空気電池1)）、亜硫酸ガス

液体：塩化チオニル

酸化物固体：

コバルト酸リチウム2)、マンガン酸リチウム3)、リン鉄酸リチウムリン酸鉄リチウム4)、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。

塩化物固体：

フッ化物固体：フッ化黒鉛

電池の起電力 E 〔V〕は開回路電圧（ＯＣＶ）とも呼ばれ、主に正負の電池活物質の平衡電位によって支配される。電池活物質の平衡電位は、詳細な議論を無視すれば、LiCoO2のように活物質の反応率に対して平衡電位が大きく変化する場合と、LiFePO4のように活物質の反応率に対して平衡電位が一定の場合とに大きく分けられる。その様子を図 1に示す電池の放電曲線と電池容量5)。前者のLiCoO2のような均一固相反応の場合、平衡電位は放電深さに対してＳ字曲線となり、後者のLiFePO4のような２相反応の場合、平衡電位は放電深さに対して一定であるところから急激に電位が下がるＬ字曲線となる。いずれにしろ平衡電位は反応率の関数であり、活物質の種類とその平衡反応によって決定される

リチウムイオン電池（総説）

リチウムイオン二次電池−材料と応用−（目次）1)
(1) リチウムイオン二次電池−材料と応用−（目次）
芳尾真幸、小沢昭弥, リチウムイオン二次電池−材料と応用−第二版, 日刊工業新聞社, (1996).
出典：
リチウムイオン電池（総説）
（芳尾真幸、小沢昭弥. リチウムイオン二次電池−材料と応用−第二版. 日刊工業新聞社, . ） 6)
。

体積エネルギー密度 E 〔J/m3〕

固体活物質は固体であるがゆえに反応の体積変化に伴う応力で割れます。粒径 r 〔m〕が大きいと割れが大きく、粒径が小さいと比表面積 S 〔m2/kg〕が大きくなるために導電材が必要となります。

かわせは、2010年に、それまでの研究を液晶場をプローブとした・・・というテーマで卒業論文としてまとめ、山形大学を卒業した液晶場をプローブとしたリチウムイオン二次電池正極活物質および類似酸化物の表面特性評価7)。

【合成法】

はらクエン酸錯体法によるリチウムイオン二次電池正極活物質の合成とハイレート特性評価8)

きみこクエン酸錯体法によるＬｉＭｎＯ４の合成法確立9)

2Ag+2OH(-)<->Ag2O+H2O

2Ag+2OH(-)<->Ag2O+H2O
(反応-16)

Li+e<->LiMn2O4(トポタクティック反応)

  Li+ + e- + Mn2O4 →   LiMn2O4
(反応-501)

Li+e<->LiCoO2(トポタクティック反応)

  Li+ + e- + CoO2 ↔   LiCoO2 Eº = 0.8V
(反応-414)

リン酸鉄（２相反応）

リン酸鉄（２相反応）
(反応-461)

【材料】正極活物質

【材料】リン酸鉄リチウム

【評価法】

ＸＲＤ（Ｘ線回折）ＸＲＤ（Ｘ線回折）10)

粒度 x 〔・〕／粒径 r 〔m〕

レーザー回折粒度分布装置11)

活物質粒度のチェック

活物質粒度の影響1997/11/11

活物質／導電助材界面電極構造の最適化設計12)

リチウムイオン二次電池13)

活物質｜電解質（界面）活物質｜電解質（界面）14)

【関連界面】

導電助材｜活物質（界面）導電助材｜活物質（界面）15)

活物質｜電解質（界面）活物質｜電解質（界面）16)

Li+e<->LiMn2O4(トポタクティック反応)

  Li+ + e- + Mn2O4 →   LiMn2O4
(反応-501)

Li+e<->LiCoO2(トポタクティック反応)

  Li+ + e- + CoO2 ↔   LiCoO2 Eº = 0.8V
(反応-414)

リン酸鉄（２相反応）

リン酸鉄（２相反応）
(反応-461)

【関連書籍】

出典：
正極材
（金村聖志. 自動車用リチウムイオン電池. 日刊工業新聞社, . ） 17)

【学会】粉体インピーダンス測定によるリチウムイオン二次電池用正極活物質の表面状態の評価18)

レーザー回折粒度分布装置
粉体インピーダンス測定によるリチウムイオン二次電池用正極活物質の表面状態の評価

関連の展示品

参考文献（ 書籍 ・論文 ・ＵＲＬ）