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リチウムイオンマンガン酸化物電池（LMO）は、二酸化マンガン（MnO）を使用するリチウムイオン電池である。
2、正極材料として使用されます。これらは、 LiCoOなどの他の市販の二次電池技術と同じインターカレーション/デインターカレーションメカニズムを介して機能します。
2マンガン酸化物をベースとしたカソードは地球上に豊富に存在し、安価で、無毒であり、優れた熱安定性を備えています。[1]
化合物
スピネルリチウムマンガン
2お
4
最も研究されているマンガン酸化物ベースのカソードの一つはLiMnである。
2お
4、スピネル構造族（空間群Fd3m）の陽イオン秩序メンバー。安価な材料を含むことに加えて、 LiMnの3次元構造は
2お
4リチウムの挿入と脱挿入のためのよく接続されたフレームワークを提供することで、高レート機能を実現します。+
バッテリーの放電と充電中にイオンを放出します。特に、Li+
イオンはMn内の四面体サイトを占める
2お
4多面体骨格は空の八面体サイトに隣接している。[2] [3] この構造配置の結果として、LiMn
2お
4カソードは、リチウム二次電池の2次元フレームワークを有する材料と比較して、より高いレート能力を示した。+
拡散[4]
LiMnベースのカソードの大きな欠点
2お
4マンガンの平均酸化状態がMn +3.5を下回ったときに観察される表面劣化です。この濃度では、表面の形式上のMn(III)はハンター機構によって不均化してMn(IV)とMn(II)を形成します。[5]形成されたMn(II)はほとんどの電解質に溶解し、溶解するとカソードが劣化します。これを念頭に置いて、多くのマンガンカソードは、バッテリー使用中に平均マンガン酸化状態を+3.5以上に保つために置換またはドープされています。そうしないと、サイクル寿命と温度の関数として全体的な容量が低下します。[6]
レイヤード李
2マンガン
3
李
2マンガン
3リチウムを豊富に含む層状岩塩構造で、リチウムイオンとリチウムマンガンイオンが1:2の比率で交互に重なり、LiCoOの層状構造に似ています。
2層状化合物の命名法ではLi( Li 0.33 Mn 0.67 )O 2と表記される。[7] Li
2マンガン
3は電気化学的に不活性であるため、リチウム化/脱リチウム化を行うために高電位（4.5 V vs Li 0 ）に充電するか、酸浸出プロセスとそれに続く穏やかな熱処理によってリチウムを脱リチウム化することができる。[8] [9] しかし、Li
2マンガン
3このような高電位では、電極表面からの酸素損失によって電荷が補償され、サイクル安定性が低下する可能性がある。[10] Liの 新しい同素体
2マンガン
3酸素放出に対する構造安定性が優れている（サイクル寿命が長い）ものが発見されている。[11]
レイヤードリチウムマンガン酸化物
2
層状マンガン酸化物LiMnO
2マンガン/酸化物八面体の波状層で構成されており、電気化学的に不安定です。真に平面的な金属酸化物層からの歪みと偏差は、Mn(III)ヤーン・テラーイオンの電子配置の現れです。[12] LiCoO 2 と等構造の層状バリアントは、1996年に層状化合物NaMnO 2からのイオン交換によって調製されましたが、[13]長期サイクルと荷電化合物の欠陥特性により、構造劣化と他の相へのカチオン平衡が起こりました。
レイヤード李
2マンガン
2
層状マンガン酸化物Li
2マンガン
2構造的にLiと関連している
2マンガン
3そして、LiCoO 2 は、格子内の八面体サイトではなく、利用可能な 2 つの四面体サイトを占有する 2 つのリチウムカチオンを含む層によって分離された同様の遷移金属酸化物層を持つ。この材料は通常、親化合物の低電圧リチウム化、液体アンモニアを使用した直接リチウム化、または有機リチウム化試薬の使用によって製造されます。[14] サイクル時の安定性は対称セルで実証されていますが、Mn(II) の形成と溶解によるサイクル劣化が予想されます。還元マンガンカチオンの量を減らすためにドーパントと置換を使用して構造を安定化することは、これらのリチウムを豊富に含む還元相のサイクル寿命を延ばすための成功した方法でした。これらの層状のマンガン酸化物層はリチウムが非常に豊富です。
x 李
2マンガン
3 •ええ 李
1+ 1人ミネソタ
2-アお
4•ずリチウムマンガン酸化物2複合材料
リチウムイオン電池用リチウムマンガン酸化物電極分野における主な研究の1つは、構造的に統合された層状リチウムを使用した複合電極の開発である。
2マンガン
3、層状LiMnO 2、スピネルLiMn
2お
4、化学式はx Li
2マンガン
3 • y リー
1+ 1人ミネソタ
2-アお
4• z LiMnO 2（x+y+z=1）これらの構造の組み合わせにより、電気化学サイクル中の構造安定性が向上し、容量とレート能力が向上します。この材料を使用した充電容量は2005年に250mAh/gを超え、現在市販されている同じ寸法の充電式バッテリーの容量のほぼ2倍です。[15] [16]
参照
参考文献
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