19 3月 2019

【論文紹介】High‐Voltage Charging‐Induced Strain, Heterogeneity, and Micro‐Cracks in Secondary Particles of a Nickel‐Rich Layered Cathode Material

Adv. Funct. Mater. doi: 10.1002/adfm.201900247
・ニッケルリッチ層状カソード材料(LiNi1-x-yMnxCoyO2)(NMC)の劣化の原因を特定したとの報告。
・研究チームは透過型X線顕微鏡(TXM)観察を行い、劣化粒子内のすべての化学分布をマッピングした。このデータ量は膨大で、機械学習により解析を行った。
・結論として、サイクルにより容量劣化した粒子は、全体的にニッケル原子の酸化状態に不均一性があることが明らかとなった。粒子内部のニッケルは酸化状態を維持しするが、表面のニッケルは不可逆的に還元され、その効率が低下する。
・さらに追加の実験で、容量劣化した粒子は、材料の構造内に小さなひびが入っていることが明らかとなった。
・電池の充放電プロセス中に、正極材料が膨張および収縮し、応力が発生する。その応力を効率的に解放できないとクラックが発生する。
・これらの結論から、研究チームは中空構造を持つ新しい材料を合成することで、この問題を軽減できる可能性があると考え、理論的な計算、そして実験的にその有効性を確認した。
<元記事>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201900247

最近、AIを導入した分野に注目されているらしい。AIというと懐疑的に感じるところもあるが、機械学習だと考えれば今後活躍の場は広がっていくのではないだろうか。生産の現場でも導入が進んでいる。

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22 8月 2018

【ニュース】中国LiB正極材、値下がり | 日刊産業新聞

・中国でリチウムイオン電池の正極材価格が値下がりしている。
・主流のNCM523(ニッケル50%―コバルト20%―マンガン30%)の同国内価格は4カ月間で20%以上ダウンしており、コバルト成分比換算を上回る下落幅となっている。
・同国のコバルト価格が国際相場を押し下げているが、背景には電池材料が値崩れしている可能性もありそうだ。
<元記事>https://www.japanmetal.com/news-h2018082183324.html

16 2月 2018

【論文紹介】From Surface ZrO2 Coating to Bulk Zr Doping by High Temperature Annealing of Nickel-Rich Lithiated Oxides and Their Enhanced Electrochemical Performance in Lithium Ion Batteries

Advanced Energy Materials, Volume 8, Issue 4, February 5, 2018 , 1701682; DOI: 10.1002/aenm.201701682
・Ni rich正極(NMC811)の表面改質によるサイクル特性向上、インピーダンス低減の報告。
・LiNi0.8Co0.1Mg0.12(NMC811)表面にZrO2でコーティングした。
・酸素下で800℃以上の温度でアニーリング後もZrO2が残存していることを確認。
・活物質表面へのZrのドーピングとZrO2コーティングが組み合わせれ、相乗効果によって寿命が改善する。
<元記事>http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201701682/full

10 1月 2018

【論文紹介】[4,4′-bi(1,3,2-dioxathiolane)] 2,2′-dioxide: A novel cathode additive for high-voltage performance in lithium ion batteries

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources Volume 378, 28 February 2018, Pages 112–118
・高電圧で使用するNMC正極用の電解液添加剤について。
・新規添加剤として亜硫酸塩系化合物[4,4′-bi(1,3,2-dioxathiolane)] 2,2′-dioxid(BDTD)を用いた。
・BDTDは電解液の酸化分解前に、正極表面に安定な被膜を形成し、電池使用時の電解液の分解を抑制する。
・これにより、長寿命化を達成するだけでなく、電解液の分解による抵抗上昇を抑制するするため、レート特性も向上する。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317316282

04 12月 2017

【ニュース】BASF 中国PuleadへNCM正極に関するサブライセンス供与

・BASFはアルゴンヌ国立研究所(ANL)の特許に基づくNMC正極のサブライセンスをPuleadへ供与すると発表。
・これによりPuleadは、米国市場でNMC正極材料を製造、使用、販売、輸入する事ができる。
・Puleadは、Oriental Investment Co. Ltd.と北京大学によって1999年に設立された中国のリーディングカンパニーの一つ。
<元記事>http://www.greencarcongress.com/2017/11/20171130-basf.html

29 11月 2017

論文紹介】Three-dimensional electric micro-grid networks for high-energy-density lithium-ion battery cathodes

出典:http://pubs.rsc.org/

J. Mater. Chem. A, 2017,5, 22797-22804(2017);DOI:10.1039/C7TA05042A
・信州大学のプレスリリース”リチウムイオン電池の高出力技術開発”の元論文。
・NMC523活物質表面を、水溶性の多層カーボンナノチューブ(MW-CNT)の自己組織化によって被覆した。
・MW-CNTは活物質の表面に均一に被覆し、そして、活物質間を架橋するグリット構造を形成していることがSEM観察で明らかとなった。
・MW-CNTが活物質間を架橋するため、結着剤は不要で、レート特性、サイクル特性が向上することを確認。
・さらに、2.5–4.3 V (vs. Li+/Li)の電位での放電容量の増加(171mAh/g)も確認(アセチレンブラックでは157mAh/g)。
<元記事>http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ta/c7ta05042a#!divAbstract
<プレスリリース>http://www.shinmai.co.jp/news/nagano/20171128/KT171127BSI090007000.php

16 11月 2017

【論文紹介】Triphenyl borate as a bi-functional additive to improve surface stability of Ni-rich cathode material

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 372, 31 December 2017, Pages 24–30
・Niリッチカソード材料の安全性および電気化学的性能を改善するための、トリフェニルボレート(TPB)の二官能性添加剤の提案。
・TPBの添加効果1:Niリッチ正極上に堆積する電解質分解物(リチウム塩)を除去してセル膨れを抑制する。
・TPBの添加効果2:電極表面に有効な正極 – 電解質中間相(CEI)層を作り出し、ニッケルリッチな陰極の表面安定性を大きく向上させる。
・これらの効果により、TPBの添加したNCM721カソード材料について、60℃で100サイクル後に88.6%の容量保持率を示した。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317313873

27 7月 2017

【ニュース】サムスン,LG コバルト不足に警告

・サムスンSDI、LGケミカル、SKイノベーション(全世界の売上高の約20%を占める)は、コバルトの使用を削減できる新しい電池を開発することにより、不足分に対応する。
・LG化学の電池事業戦略部長であるKang Chang-beomによると、”現在使用している正極は、ニッケル、コバルト、マンガンの比率が6:2:2であるが、3社は新しい電池を開発して、比率を8:1:1に変更していく”
・この新しい組成のNMCは、3〜4年後を目処に開発しているが、コバルトを完全に取り除くことは難しいだろう、とLG Chemの関係者は語っている。
・サムスンSDI関係者は、正極サプライヤーを多様化し、短期的な政治的不安定性の影響を受けないように長期契約を締結しようとしている、と語っている。
<元記事>http://www.koreaherald.com/view.php?ud=20170726000958&cpv=1

30 6月 2017

【論文紹介(オープンアクセス)】A Guide to Ethylene Carbonate-Free Electrolyte Making for Li-Ion Cells

出典:http://jes.ecsdl.org/

J. Electrochem. Soc. 2017 volume 164, issue 1, A5008-A5018;doi: 10.1149/2.0191701jes
・4.4VでのLi[Ni0.42Mn0.42Co0.16]O2 (NMC442)/graphiteパウチセルのECフリー電解液組成の探索。
・95%以上のEMCと2〜5%の電解液添加剤を含む電解液系での電池特性を調査。
・電解液添加剤はvinylene carbonate (VC), methylene-ethylene carbonate (MEC), fluoroethylene carbonate (FEC) , difluoro ethylene carbonate (DiFEC)を検討した。
・結果として、5% FECと95% EMC (by weight)が4.4V駆動のNMC442/Graphiteにおける最良の組成比であると結論づけている。
<元記事>http://jes.ecsdl.org/content/164/1/A5008.abstract

21 6月 2017

【論文紹介】Li3PO4 surface coating on Ni-rich LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 by a citric acid assisted sol-gel method: Improved thermal stability and high-voltage performance

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 360, 31 August 2017, Pages 206–214
・Ni-rich LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NMC)の電気化学特性及び熱安定性改善について。
・Ni-rich NMC表面にLi3PO4をゾルゲル方によって被覆した。
・Li3PO4で被覆することで、高温での充電状態のNMCの相転移が抑制されることをTR-XRDで確認。
・これにより、熱安定性、電気化学特性が改善され、Li3PO4被覆NMCは4.7Vの上限電圧で192.7mAh/gの可逆容量、
100サイクル後に79.9%の容量維持率を示す。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317306742