リチウムイオン二次電池の正極構造と電池性能.pptVIP

バルブメタルの非水電解液中における不働態化と表面欠陥 〒992-8510 山形県 米沢市 城南4-3-16 TELFAX:0238-26-3137 mailto: c1_lab@yahoogroups.jp http://www.geocities.co.jp/CollegeLife-Library/2614/ 工学部 工学部 （山大工*,山大院理工**,上海交通大学***）○立花和宏*,仁科辰夫**,遠藤孝志*,田中良樹**,木俣光正*,楊立***, 尾形健明* ヤン?リュウ 緒言～EDLC開発の歴史と課題～ 超高電流キャパシタによる充放電 メモリーバックアップ 低電圧キャパシタに市場無し 低電圧キャパシタに市場無し 市場 アルミ箔?活性炭-有機電解液 活性炭素織布-有機電解液 炭素ペースト-硫酸電解液 黒色タール塊-硫酸電解液 構成 Matushita/Isuzu NEC/Matsusita SOHIO特許 G.E..特許 開発 1990 1978 1969 1957 年 Table 1 EDLC開発の歴史 ①二次電池に比べエネルギー密度が低い。 ②低温?高温域での充放電効率が低い。 ③等価直列抵抗が電解コンデンサの、約1000倍も高い。 ＜EDLCの課題＞ 緒言～EDLCの問題解決策～ ＜ これまで検討されてきた、EDLCの課題解決策＞ ①電解液を水溶液から有機電解液に変える。 ?広い電位窓が得られる。 E=CV2／2 ②電解液を有機電解液からイオン性液体に変える。 ?比較的高いイオン導電性が得られる。 ?不揮発性である。 ?不燃、若しくは難燃性である。 ?比較的広い電位窓を有する。 ?極めて広い液体温度範囲を有する。 ③溶質塩の最適化を図る。 ?セル容量の高容量化 ?内部抵抗の低減 キャパシタの エネルギー 目的～課題の解決方法の問題点～ これまで、EDLCの性能の向上が、電解液の溶質や溶媒を変えることにより行われている。 しかし、電解液の溶質や溶媒と、集電体に使われるアルミニウムの耐食性や、不働態化、 炭素電極材料との接触抵抗については研究されていない。 目的 バルブメタルの非水電解液中での耐食性や不働態化、 表面欠陥と炭素との接触抵抗について明らかにする。 EDLCのサイクル特性、寿命、内部抵抗は、集電体の 耐食性や、不働態化、炭素電極材料との接触抵抗に起因する。 Al,Nb,Ta旗型電極 を作成し、アルカリ脱脂 ① Al電極を イオン性液体中でCV Al,Nb,Ta電極を 10V,20Vでアノード酸化 炭素分散液に ディップコーティング ②水溶液中でCV ③有機電解液中でCV 実験方法～実験の流れ～ ①、②EDLCモデルを作成 し接触抵抗を評価 ①イオン性液体中でのAlの耐食性、 不働態化を評価 実験方法～旗型電極の作成～ 旗型電極を　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Al箔(純度99.99％厚み0.1mm) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　Nb箔(純度: 99.9% , 厚み:0.05mm)　　 　　　Ta箔(純度: 99.9% , 厚み:0.05mm) より作成。 7mm アルカリ脱脂 1M　NaOH(1分)→H2O (1分)→0.65M　HNO3(1分) → H2O(超音波洗浄1分) マスキング 　　　　柄の部分を50V(vs. Ag/AgCl)まで化成処理した. その後リード部分を切った。 7mm 5mm 8mm 7mm 5mm 5mm 8mm 7mm 5mm 試験面 S=1cm2 マスキング 部分 リード 実験方法～EDLCモデル電極の作成～ 対極 試料極 電解セル ?対極：Pt ?参照極：Ag/AgCl ?電流密度：1mA/cm2 ?化成電位　10、20V ?エージング：Nb,Ta 10分 Al 30分 条件 Al: 0.3M アジピン酸アンモニウム Nb、Ta：0.1Mリン酸 化成 電解液 炭素分散液 炭素分散液に ディップコーティング 旗型電極 乾燥(160°C,30min) 参照極 実験方法～イオン性液体中でのＡlの耐食性、及び不働態化～ TFSI Li BF4 BMI Al BF4 BMI Al TFSI Li BF4 PMI Al BF4 PMI Al TFSI Li BF4 EMI Al BF4 EMI Al アニオンⅡ （1M） カチオンⅡ （1M） アニオンⅠ カチオンⅠ 金属 Table 2　Ａlの耐食性、及び不働態化を明らかにするために