24 10月 2018

【論文紹介】Non-flammable organic liquid electrolyte for high-safety and high-energy density Li-ion batteries

出典:https://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources Volume 404, 15 November 2018, Pages 13-19;https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.09.075
・非可燃性のカーボネート系電解液を開発。
・1M LiPF<sub>6</sub>とプロピレンカーボネート、フッ化鎖状カーボネートの混合電解液は引火点を持たない非可燃性。
・従来までの非可燃性電解液は電池特性を低下させるが、本研究者らが開発した非可燃性電解液では、5V級のリチウムリッチ層状酸化物正極を安定してサイクル可能。
<元記事>https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775318310541

<X’s EYE>
◯解説:
電池の上限電位を上げることの目的の多くが高電位の活物質を使えることに目的をおいているが、市場価値は他にある。
そもそも高電位をうたう正極材料で実用化が期待できるものは現状ない。
その市場価値というのは、


[sg_popup id=”16202″ event=”click”]<続きを読みたい方>[/sg_popup]

20 7月 2018

【論文紹介】Nucleation of dislocations and their dynamics in layered oxide cathode materials during battery charging | Nature Energy

出典:https://www.nature.com/

Nature Energy doi: 10.1038/s41560-018-0184-2
・カリフォルニア大学サンディエゴ校のチームが、リチウムリッチ層状酸化物正極(LRLO)の課題である電圧低下の原因について、そのメカニズム解明を行った。
・オペランドの3次元ブラッグコヒーレント回折イメージングを用いて、充電中のLRLOナノ粒子中の格子欠陥を直接観測した。
・結果、LRLOの構造における欠陥の発生と欠陥の蓄積が電圧消失の起源であることを明らかにした。
・そしてそれは可逆的であり、電圧減衰した活物質を熱処理してバルク構造の欠陥を取り除くことで電圧を回復できることを実証した。
・この再生手法はスケーラブルではないが、LRLOの電圧減衰が可逆的であり、酸素のレドックスを利用する活物質の設計のための新たな知見として有用であることを確認した。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41560-018-0184-2

13 12月 2017

【論文紹介(オープンアクセス)】Coupling between oxygen redox and cation migration explains unusual electrochemistry in lithium-rich layered oxides

出典:https://www.nature.com/

Nature Communications 8, Article number: 2091 (2017) doi:10.1038/s41467-017-02041-x
・高エネルギー密度正極として期待されているリチウムリッチ層状遷移金属酸化物正極であるが、電圧のヒステリシスやサイクル中の電圧低下などの問題がある。
・今回、Li1.17-xNi0.21Co0.08Mn0.54O2の充放電中の原子及び化学構造変化をシンクロトロン放射光を用いて調査。さらに、磁気的および電子的特性を測定するために共鳴非弾性X線散乱を用いた。
・結果、リチウム過剰層状正極は充電中に遷移金属元素が移動する”再配列”が生じており、それが充電電圧に影響することを確認。
・そしてその遷移金属元素の移動は、放電後も完全に元の位置に戻ることはなく、それが劣化の原因となる。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41467-017-02041-x

22 11月 2017

【論文紹介】Improving the electrochemical performances of Li-rich Li1.20Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 through a cooperative doping of Na+ and PO43− with Na3PO4

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources Volume 375, 31 January 2018, Pages 1–10
・リチウムリッチ層状酸化物正極の、レート能力、電圧減衰およびサイクル劣化を抑制する手法について
・Li1.20Ni0.13Co0.13Mn0.54O2にNa+とPO4 3-の共ドーピングを行った。
・共ドーピングにより、レート特性(106.4mAh, 1A, 110C)および容量保持率(93.8%@ 1C @ 100サイクル)を向上させるだけでなく、相乗効果による電圧減衰を緩和する。
・Na+とPO4 3の共ドーピングにより、層間を広げ、且つ、Li/Niミキシングを抑制するため、Li+の拡散速度を向上させる。
・さらに、遷移金属元素と酸素の共有結合を弱め、充放電に伴う体積変化を抑制する。これにより、サイクル安定性が向上する。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877531731501X

25 10月 2017

【論文紹介(オープンアクセス)】Liリッチ正極材料の結晶構造制御による サイクル特性改善

旭硝子研究報告 Vol.67 2017年
・Liリッチ正極材料の充放電サイクルに伴う容量低下の原因を調査し、サイクル特性の 改善指針を得ることを試みた。
・TEM観察から、充放電サイクル特性の良好な試料は、空間群R-3m に帰属される結晶構造とC2/mに帰属される結晶構造とがc軸方向に層状に積層した、特異的なナ ノメートルスケール構造を持っていることが分かった。
・これらの結 果から、安定性の低い結晶構造が充電時の分相を引き起こし、結果として充放電サイクル中に正極 材料から遷移金属が溶出することが充放電容量の低下の原因である。
・さらに我々は試 料のXRD測定からサイクル特性を判断するより簡便な手法を見出し、このような特異的なドメイ ン構造は焼成温度が高い条件で得られやすいことが分かった。
<元記事>http://www.agc.com/innovation/library/pdf/67-03.pdf

20 9月 2017

【論文紹介】Unraveling the effect of exposed facets on voltage decay and capacity fading of Li-rich layered oxides

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 364, 1 October 2017, Pages 121-129
・リチウムリッチ層状酸化物(LLO)正極の容量劣化に対する活物質結晶面の露出度に関して調査。
・(101)面、(001)面が露出したLLOナノプレートを作製。
・101面が露出したサンプルはレート性能は優れるが、容量劣化は001面が露出したサンプルより多い。
・活性面である101面が露出することで電解液の分解が多く生じる。
・また、Co,NiはMnに比べて活性が高く、電解液の分解を多く生じることが分かった。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317309746

10 6月 2017

【論文紹介】Mechanisms for electrochemical performance enhancement by the salt-type electrolyte additive, lithium difluoro(oxalato)borate, in high-voltage lithium-ion batteries

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 357, 31 July 2017, Pages 97–106
・リチウムリッチ層状酸化物正極/グラファイト フルセルに有効な電解液添加剤Lithium difluoro(oxalato)borate (LiDFOB)についての報告。
・1%のLiDFOBを電解液に添加することで、レート特性、サイクル寿命が大幅に向上する。
・LiFFOBは正極と負極の両方に作用する。リチウムリッチ正極上にはLiFレスの表面フィルムを形成し、グラファイト負極上にはLiFリッチな表面膜を形成する。
・これにより、サイクル劣化を抑制する。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317305979

07 6月 2017

【論文紹介】A strategy of constructing spherical core-shell structure of Li1.2Ni0.2Mn0.6O2@Li1.2Ni0.4Mn0.4O2 cathode material for high-performance lithium-ion batteries

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 356, 15 July 2017, Pages 153–162
・リチウムリッチ層状正極の長寿命化に関する報告。
・コアシェル構造のLi1.2Ni0.2Mn0.6O2(コア)@Li1.2Ni0.4Mn0.4O2(シェル)を水熱法で合成。
・高容量、高電圧のコア材料、サイクル安定性の高いシェル材料の2つの材料の長所が足し合わされた電池特性を示す。
・コア/シェルの質量比が1:1のとき、最も良好な電池特性を示し、その時の初期放電容量218mAh/gであった。
・0.1Cの速度で2.0〜4.8Vの電圧範囲で100サイクル後に93.1%の容量保持率を示した。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317305700

23 5月 2017

【論文紹介】Preparation of Li-rich layered-layered type xLi2MnO3·(1−x)LiMnO2 nanorods and its electrochemical performance as cathode material for Li-ion battery

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 353, 15 June 2017, Pages 323–332
・高耐久なリチウムリッチ層状正極xLi2MnO3·(1−x)LiMnO2ナノロッドの合成方法。
・xLi2MnO3·(1−x)LiMnO2ナノロッドはm-Li2MnO3の熱分解還元によって作製した。
・LiMnO2含有量はステアリン酸の量を変えることで調整可能。
・x=0.54のxLi2MnO3·(1−x)LiMnO2ナノロッドは可逆容量とJahn-Teller効果とのバランスが取れており、最良のサイクル特性を示す。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317304792

18 5月 2017

【論文紹介】Coating effect of LiFePO4 and Al2O3 on Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2 cathode surface for lithium ion batteries

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 353, 15 June 2017, Pages 210–220
・リチウムーマンガンリッチ正極Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2(LMNC)表面にLiFePO4やAl2O3をコートした。
・LiFePO4は粗いマット状、Al2O3は島状粒子として被覆されてることを確認。
・被覆なしのLMNCの初期放電容量が243mAh/gに対して、LiFePO4被覆したものは267mAh/g, 、Al2O3被覆したものは285mAh/gと高容量化することを確認。
・更に、被覆することでスピネルの形成を抑制し、結果としてサイクル寿命が向上した。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317304858