リチウム過剰系正極材料のサイクル特性向上技術

第1部 カチオンディスオーダした NaCl 型構造を有する Li2MnO3 系材料の電極特性

(2018年5月10日 10:00～11:30)

　Li過剰系正極は、一般的に層状構造が安定であるが、Liと遷移金属が不規則に配列 (カチオンディスオーダ) したNaCl型構造でも良好な特性を示すことが近年報告され、注目されている。 　本発表では、カチオンディスオーダしたLi2MnO3系材料を中心に、電極特性の改善に向けた取り組みや、高エネルギー密度Li二次電池構築に向け検討した結果を紹介する。

1. 各種正極材料のカチオンディスオーダによる電極特性の変化
2. カチオンディスオーダ型 (NaCl型) Li2MnO3系材料
   1. NaCl型Li2MnO3の課題
   2. 各種正極材料との複合化による電極特性の改善の試み2.3 Li2MnO3 – LiMn2O4複合体の電極特性改善メカニズムの検討
3. NaCl型Li2MnO3 – Li2MnO4複合体
   1. 複合化条件の最適化
   2. 充放電過程における構造変化
4. 高エネルギー密度Li二次電池の構築に向けた取り組み
5. まとめ
• 質疑応答

第2部 機械的手法による正極粒子の作製と全固体電池への応用

(2018年5月10日 12:10〜13:40)

　リチウムイオン電池の性能向上において、電極粉体の作製は最も重要な工程である。特に、正極材料においては個々の電気化学的な性質に応じた粒子設計が必要であり、その簡便な合成手法の開発が求められている。 　本講座では、各種正極材料で求められる粒子設計について概説するとともに、粉砕機を活用した非加熱粒子合成について示す。また、全固体電池での使用が期待されるコンポジット電極粒子の作製に対する取り組みについても紹介する。

1. 各種正極材料に対する粒子設計と粉体合成手法
2. 機械的手法による非加熱粒子合成 – 粉砕機の新たな可能性 -
   1. 層状正極粒子の作製と微構造制御
   2. オリビン系正極粒子の多孔質化
   3. 高電位スピネル系正極粒子の作製と高性能化
   4. 傾斜組成正極粒子の作製への展開
3. 全固体電池用正極材料への応用
   1. 全固体電池の電極構造
   2. コンポジット正極粒子の作製と評価
4. 今後の展望
• 質疑応答

第3部 リチウム過剰系正極への水系バインダーの適用と長寿命化

(2018年5月10日 13:50〜15:20)

　Li過剰系正極材料の基礎と水系バインダーへの適用に関する抑えるべきポイントについて解説いたします。

1. Li過剰系正極材料の合成条件と結晶構造の関係
   1. 焼成条件の検討
   2. クエンチ条件の検討
   3. その他
2. Li過剰系正極材料の組成電池性能の関係
   1. 組成と電池容量、サイクル安定性の関係
   2. 組成とエネルギー密度、平均放電電位の関係
3. 水系バインダーの問題点
4. 水系バインダーの耐酸化性
5. 水系バインダーに適用可能なLi過剰系正極材料の探索
6. Li過剰系正極材料の表面コーティングによる耐水性の付与
7. まとめ
• 質疑応答

第4部 リチウム過剰系正極材料の酸素脱離抑制と高容量化

(2018年5月10日 15:30〜17:00)

　本講座では可逆的に酸素電荷補償が利用可能なリチウム過剰系材料と不可逆なリチウム過剰系材料をモデル材料における充電時の酸素の電子構造変化および遷移金属の局所構造変化の違いを紹介する。その結果に基づき、高性能なリチウム過剰系材料の設計指針について解説する。

1. リチウム過剰系正極材料の結晶構造と酸素による電荷補償との関係
   1. リチウム過剰系正極材料の利点と問題点
   2. 4d遷移金属を用いたリチウム過剰系正極材料の酸素による電荷補償
   3. 3d遷移金属を用いたリチウム過剰系正極材料の酸素による電荷補償
2. リチウム過剰系モデル正極材料を用いた酸素脱離抑制指針の確立
   1. 3dおよび4d遷移金属を用いたリチウム過剰系モデル正極材料の合成
   2. 3dおよび4d遷移金属を用いたリチウム過剰系モデル正極材料の電気化学特性
3. operando X線吸収分光法を用いた酸素電荷補償機構の解明
   1. operando 軟X線吸収分光法を用いた酸素電子構造の直接観察
   2. operando 硬X線吸収分光法を用いた3dおよび4d遷移金属局所構造の直接観察
4. まとめ
5. 今後の展望
• 質疑応答