化学におけるドープとは?プレドープとの違いは?

化学におけるドープとは?【リチウムイオン電池の材料】

 

当サイトのメインテーマであるリチウムイオン電池は高電圧、高容量、高エネルギー密度、長寿命などのメリットがあるためスマホバッテリーや電気自動車搭載電池、家庭用蓄電池などの採用されています。

 

ただ近年、リチウムイオン電池の発火事故が急増しており、リチウムイオン電池の安全性(危険性)が認識されるようになり、この安全性の向上がリチウムイオン電池普及のための課題の一つであるといえます。

 

IOT化が今後進むにつれ、リチウムイオン電池の重要性がより増してくるため、リチウムイオン電池に関する知識を増やすとより快適な生活が送れるでしょう。

 

リチウムイオン電池を始めとした化学に関係する用語として「ドープ(Dope)」というものがありますが、この意味について知っていますか?

 

ここでは、ドープに関する以下のテーマで解説していきます。

 

・化学におけるドープとは?

 

・似た用語であるドープとプリドープの違いは?

 

というテーマで解説していきます。

 

 

化学におけるドープとは?

 

化学におけるドープとは、ある材料に対して元の材料とは異なる少量の添加物を加えるという意味を持ちます。

 

ここで、少量であることが重要で、元の材料と同量程度の添加物であれば、ドープとはいわないケースが多いです。

 

例えば、リチウムイオン電池の正極材(正極活物質)であるマンガン酸リチウムの一部にMg、Fe、Al、Crなどを合成時に、ドープ(少量添加)させるケースがあります。

 

このとき、マンガン酸リチウムにドープ(少量添加)させた材料の方が、結晶安定性があがることが報告されており、電池の過充電などに対する安全性やサイクル特性のような寿命特性が向上するというメリットがあります。

 

つまり、化学におけるドープとはドープさせる材料の特性・機能性を高めるために行うという意味があります

 

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似た用語であるドープとプリドープの違いは?

 

化学的な用語としてドープ(Dope)の他に、プリドープ(Pre-dope)と呼ばれる技術があります(プリドープ(プレドープ)の意味の詳細はこちらで解説しています)。プリドープとは、言葉の通り予めドープをさせておく技術のことを指します。

 

例えば、リチウムイオン電池(プリドープ電池)や電気二重層キャパシタ(EDLC)の応用技術として、リチウムイオンを電極内にプリドープさせる方法などがあります。

 

プリドープを行うことで、リチウムイオン電池や電気二重層キャパシタの容量を増やすことができるなどのメリットがあります。

 

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