電極材料の粉体特性と電池の高性能化－超音波噴霧熱分解法によるリチウム2次電池用正極材料の合成

摘要

リチウムイオン2次電池用電極材料として機能する結晶には、LiCoO{sub}2に代表される層状岩塩型構造とLiMn{sub}2O{sub}4によるスピネル関連構造が知られている。 その中で、LiCoO{sub}2ほ携帯用電子機器の電源として既に実用化されている。 しかしながら、LiCoO{sub}2は資源的な安定供給の問題とそれに伴う高コスト化、並びに、容量の低さが問題視されている。 このような背景から、LiCoO{sub}2の代替材料として、LiNiO{sub}2およびLiMn{sub}2O{sub}4が注目されている。 ニッケル系酸化物は、LiCoO{sub}2と同じ結晶構造を有し、理論容量も非常に高いことから、実用化への期待は大きい。 しかしながら、充放電サイクルにおいてLiイオンのインサーション反応が安定化しないこと、および安全性の低さから、実用化が難しい。 一方、マンガン系酸化物は、低コストであり、環境に優しく、しかも、安全性が高いことから、理論容量が低いにも関わらず、精力的に研究が行われている。 しかしながら、この材料の問題は、充電状態における2相共存領域での急激な格子定数変化や高スピンMn{sub}(3+)のヤーン·テーラー効果による構造不安定性が容量劣化を引き起こすため、これが実用化の際に大きな問題となっている。