報告書番号

T94034

タイトル（和文）

リチウム二次電池用炭素負極の開発（３）－生成皮膜の副反応抑制機能－

タイトル（英文）

RESEARCH AND DEVELOPMENT OF CARBON-BLACK ANODES FOR LITHIUM SECONDARY CELLS (PART 3)

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

リチウム二次電池に炭素負極を適用する上で問題となる初期還元時の不可逆容量の大部分は皮膜の生成に用いられる。カーボンブラックを用いた場合の生成皮膜について、観察、化学分析を行い、２サイクル目移行の副反応抑制機能についてその機能を保持する環境条件を求めた。さらに皮膜の化学的合成の可能性についても検討した。（１）生成皮膜は１０－１５オングストロームの厚さでカーボンブラック粒子表面上を約９割覆っている。ＸＰＳ分析から酸素リッチで主にエーテル結合が主骨格を成していることを明らかにした。（２）大気中への暴露においても生成皮膜は形状を保持するが電解液分解抑制機能は失う。この機能は不活性雰囲気下で２００度まで保持できる。（３）リチウムナフタレートを還元剤として１，２ジメトキシエタン中で化学的に同様の皮膜が合成できる。この場合同時に少量のリチウムが挿入すること、不可逆容量は大幅に減少するが、可逆容量も

概要 （英文）

USE OF CARBON ANODES TO REPLACE LITHIUM METAL IS EXPECTED TO PROLONG THE CYCLE LIFE AND IMPROVE THE SAFETY IN LITHIUM SECONDARY CELLS. HOWEVER AN IRREVERSIBLE REACTION BELIEVED TO LOWER THE REVERSIBLE CAPACITY OCCURS AT THE INITIAL REDUCTION STAGE AND THE MAIN REACTION CONSISTS OF SURFACE-FILM FORMATION. THIS PAPER DESCRIBES OBSERVATIONS AND CHEMICAL ANALYSIS OF THE SURFACE FILM AND INHIBITION OFFURTHER SOLVENT DECOMPOSITION USING CARBON BLACK AS THE CARBON MATERIAL. (1)ABOUT 90% OF THE CARBON BLACK SURFACE WAS COVERED WITH A SMOOTH FILM ABOUBT 10-15 ANGSTROM THICK AFTER FIVE VOLTAMMETRY CYCLES. X-RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY ANALYSIS SHOWED THAT THIS FILM CONTAINS OXYGENATOM BOUNDED DIRECTLY TO THE CARBON ATOMS. (2)THE INHIBITIONG OF FURTHER SOLVENT DECOMPOSITION DISAPPEARED AFTER AIR EXPOSURE OR HEAT TREATMENT ABOVE 200 DEGREE. (3)THE SURFACE FILM WAS ALSO CONFIRMED BY CHEMICALREDUCTION USING LITHIUM NAPHTHALIDE, WHERE LITHIUM WAS INSERTED INTO THE CARBON BLACK. THE INHIBITIONG EFFECT OF THE CHEMICALLY-FORMED SURFACE ALSO APPEARED BUT HTE REVERSIBLE CAPACITY DECREASED.

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