電池・エネルギー材料
オリビン型の LiFePO₄ 正極の特徴として正しいものはどれか。
- ALi⁺ は層の間を2次元的に動き、充電で Li を半分以上抜くと層の構造が不安定になる
- Bスピネル型で3次元の Li⁺ の通り道をもち、Mn の溶出による容量低下が課題になる
- CP–O の強い結合で酸素を放出しにくいが、電子伝導性が低いので微粒子化と炭素被覆をして使う
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正解：C. P–O の強い結合で酸素を放出しにくいが、電子伝導性が低いので微粒子化と炭素被覆をして使う
LiFePO₄ では酸素が P と強い共有結合で結ばれた PO₄ 四面体になっているため、過充電や高温でも酸素を放出しにくく、熱的な安全性に優れます。一方で、Li⁺ の拡散は1次元のトンネルに限られ、電子伝導性もきわめて低いので、粒子を100 nm 程度まで小さくし、表面を炭素で覆って使います。Li⁺ が層の間を2次元的に動き、Li を約半分以上抜くと構造が不安定になるのは、層状岩塩型の LiCoO₂ の特徴です。3次元の通り道をもち、Mn の溶け出しが課題になるのはスピネル型の LiMn₂O₄ です。