10 5月 2019

【論文紹介】Aqueous Li-ion battery enabled by halogen conversion–intercalation chemistry in graphite | Nature

出典https://www.nature.com/

Nature, 2019. DOI: 10.1038/s41586-019-1175-6
・460 Wh / kgのフルセルエネルギー密度で4V級の水系リチウムイオン電池を実証。
・正極にグラファイトとLiBr/LiClの複合電極を用いて、高濃度水系電解液「water-in-salt」、負極にもグラファイトを組み合わせた。
・正極反応では、臭化物イオンと塩化物イオンが酸化されてグラファイトにインターカレートされる。
・この反応は正極のエネルギー密度を970 Wh / kgに高められる。
・非常の高いエネルギー密度を水系電解液で達成したが、サイクル寿命、使用温度範囲には課題がある。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41586-019-1175-6

日本やアメリカなどではフッ素イオンに注目していた。活物質との相互作用が強く充放電させるのに様々な工夫をしていた。一方、この論文はイオン自体を変えることでこのような成果に至った。
製品になるかどうかは置いておいて、固定概念に縛られることがない発想が中国で増えてきたように感じる。新しい電気化学デバイスが生まれるかもしれない。

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15 12月 2017

【論文紹介(オープンアクセス)】Lithium titanate hydrates with superfast and stable cycling in lithium ion batteries

出典:http://www.nature.com/

Nature Communications 8, Article number: 627 (2017) doi:10.1038/s41467-017-00574-9
・従来まで、リチウムイオン電池の活物質は水を含まない方が良いと考えられてきた。
・そのため、TiO2やLTOなどの負極活物質を合成する際は、500℃以上の高温で焼成するというのが一般的であった。
・本報告は、260℃以下の温度で焼成したチタン酸リチウム水和物が高出力、長寿命化に重要であるとのこと。
・低温で焼成することで、粒子の凝集による粗大化を抑制し、多相のナノ構造を形成する。
・これにより、35Cで充電可能な可逆容量130mAh/gの負極活物質が合成される。
・さらに、サイクル当たり0.001%の容量損失で10000サイクル以上の寿命を確認。
<元記事>http://www.nature.com/articles/s41467-017-00574-9

20 7月 2017

【論文紹介】Burning lithium in CS2 for high-performing compact Li2 S–graphene nanocapsules for Li–S batteries | Nature Energy

出典:https://www.nature.com/

Nature Energy 2, Article number: 17090 (2017) doi:10.1038/nenergy.2017.90
・LiS電池の硫黄正極の大きな体積変化による容量劣化の対策としてLiドーピング状態の硫黄をグラフェンでカプセル化した。
・リチウムフォイルをCS<sub>2</sub>蒸気中で燃焼させることによってLi<sub>2</sub>Sが数層のグラフェンでカプセル化する。
・膨張状態でグラフェンカプセル化することで、硫黄正極の大きな体積変化においても安定したサイクルを示す。
<元記事>https://www.nature.com/articles/nenergy201790

12 6月 2017

【論文紹介】Making Li-metal electrodes rechargeable by controlling the dendrite growth direction

Nature Energy 2, Article number: 17083 (2017) , doi:10.1038/nenergy.2017.83・
・リチウム金属電池のデンドライトの成長方向を制御することでショートを抑制しようという試み。
・機能化したナノカーボン(FNC)をセパレータ表面(負極側)に固定化して充電すると、Liデンドライトがセパレータ上のFNC層とLi金属アノードの両方から同時に互いに向かって成長する。
・両方から成長したデンドライトが合致するとき、成長は方向を変えるが、セパレータを貫通するのではなく、セパレータとLiアノードとの間に緻密なLi層が形成される。
・このデンドライトの成長方向を制御することで、電解質の分解を減少し、クーロン効率を向上させる。
・Li/LiFePO4コインセルでは800サイクルで80%の容量維持率を確認。
<元記事>http://www.nature.com/articles/nenergy201783

21 1月 2016

【論文紹介】Controlled solvothermal synthesis and electrochemical performance of LiCoPO4 submicron single crystals as a cathode material for lithium ion batteries

出展:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 304, 1 February 2016, Pages 181–188
・サブミクロンの  LiCoPO4 単結晶の合成法と電池特性の報告。
・ソルボサーマル法によって、500nm程度の単結晶を合成。
・その後、カーボンソースと共に650℃で焼成することで、カーボン被覆した。
・溶剤(エチレングリコールと水)の比を変えることで、形態や正極特性を制御できる。
・合成したLiCoPO4/C 正極は、576Wh/kgのエネルギー密度であった。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877531530522X