報告書番号

Q06017

タイトル（和文）

高安全材料を用いた大型化可能なリチウム二次電池の開発(II) －マンガン系LiMn2O4正極及び高分子・イオン液体を電解質として用いた特性評価－

タイトル（英文）

Research and Development of Lithium Secondary Batteries using High-Safety Materials for Large-Scaled Energy Storage Electrochemical Devices (II) -Investigation that Combines LiMn2O4 Cathode and High Safety Electrolyte Materials, Polymer Electrolyte and Room-Temperature Ionic Liquids-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高安全、長寿命かつ大型化可能な二次電池として、電解質に固体高分子、およびイオン液体を用いたリチウム二次電池の研究開発を進めた。正極材料としてマンガン系LiMn2O4の適用可能性を検討した。固体高分子を電解質に用いた全固体型リチウムポリマー二次電池、およびイオン液体を電解質に用いたイオン液体リチウム二次電池での充放電サイクル特性、および定電圧インピーダンス法による電池特性を測定し、コバルト系、鉄系正極材料を用いた電池と比較し以下の知見を得た。1)なだらかな傾きを持った充放電電圧特性を有し、充電状態管理が簡素化できる可能性を示した。2)充放電時クーロン効率が約97%と低く、サイクル初期から内部抵抗が大きい傾向が見られ、正極活物質粒子が凝集した二次粒子を形成していることが影響していると推察される。3)サイクル充放電時の容量低下は、主に正極／電解質界面の内部抵抗増大に起因するが、時間増加率はLiCoO2と比べ小さい。4)イオン液体リチウム二次電池では、電解質DEMETFSI、DMPImTFSIで優れた充放電可逆性を示した。以上から、マンガン系正極材料は高安全なリチウム二次電池の正極材料として有望であるとの見通しを得た。

概要 （英文）

For the purpose of realizing enlargement of long-life and safe rechargeable batteries, a lithium secondary battery that uses a solid polymer electrolyte (all-solid-state lithium polymer secondary batteries: LPB) or a room temperature ionic liquid (ionic liquid lithium batteries: ILB) was investigated. Adoptability of LiMn2O4 to LPB and/or ILB as cathode material is studied. Cycle performance and interfacial property at electrolyte / electrode interfaces were measured using LPB and ILB test cells with LiMn2O4 as cathode materials show the following results, 1) Because of voltage profile with monotonic change versus state-of-charge (SOC), it is easy to monitor SOC of the batteries. 2) Coulombic efficiency of LPB is low of about 97 % and initial internal resistance is larger than LPB with LiCoO2. 3) Capacity degradation during cycle is due to increasing interfacial resistance between cathode / electrolyte interface as similar as LiCoO2 LPB, but increment of resistance is lower. 4) ILB with DMPImTFSI shows good reversibility.

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