东京农工大学直井研究室利用机械化学处理方式之一、即在产生离心力的位置利用溶胶-凝胶法制作材料的“超速离心处理方法”,推进了与碳材料复合化的研究开发。该研究室在“第53届电池研讨会”上就正极材料和电容器用负极材料的高容量化发表了演讲。
具体处理的是固溶体正极材料和层状TiO2负极材料。通过在水热处理后对二者实施超速离心处理,获得了微细粒子。其中,固溶体正极材料与碳纳米纤维(CNF)进行了复合(图C-1)注C-1),获得了粒子为数十nm左右的板状材料。经确认,充电前的层状构造会在充放电后变成格子状尖晶石型。初次充电时的容量与理论值基本相同,为400mAh/g以上。
图C-1:通过超速离心处理和水热处理制作碳材料复合体
东京农工大学利用超速离心处理和水热处理,分别使固溶体类正极材料和层状TiO2与碳材料实现了复合。固溶体类正极材料与CNF的复合体在初次放电时实现了360mAh/g的比容量。注C-1)东京农工大学与日本贵弥功、K & W及新一代电容器中心以“基于超速离心力纳米混合处理的高分散Li2MnO3-LiMO2(M=Mn,Ni,Co)/纳米碳复合正极材料的创制”为题发表了演讲。另外,电容器用负极材料层状TiO2通过与单层碳纳米管(SGCNT)复合,向SGCNT分散了细微的TiO2(B)粒子注C-2)。其高速率特性尤为出色,300C速率时的比容量达到150mAh/g。这个数值是采用活性炭的双电层电容器的3倍。注C-2) 东京农工大学、K & W及新一代电容器中心以“新一代纳米混合电容器新负极材料:纳米结晶TiO2(B)/碳纳米复合体的制作和评测”为题发表了演讲。
与东京农工大学推进共同研究的日本贵弥功利用超速离心处理制作了微细粒子,并打算利用该技术使空心碳中含有正极活性物质的导电材料实用化(图C-2)。利用含有LiFePO4的空心碳提高电极密度,“能将单位体积的能量密度提高50%”。通过将LFP与碳材料的复合体用于导电材料,可提高电极密度,将单位体积的能量密度提高50%。
图C-2:LFP与碳材料的复合体可用于导电材料 (来源:日经BP社)