Design of electrode materials of rechargeable batteries based on elucidation of local orderings in disordered rocksalt structure
| Project/Area Number |
19K05017
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
Kitamura Naoto 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 准教授 (10453812)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | リチウムイオン電池 / 正極材料 / 原子配列 / 中性子全散乱 / X線全散乱 / 不規則岩塩 / 2体分布関数 / 逆モンテカルロ法 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、リチウムイオン電池の用途が多様化しつつあり、電極材料の高エネルギー密度化が求められている。このような背景から、不規則岩塩型構造を有するリチウム過剰遷移金属酸化物が注目されており、その充放電機構の解明と解析結果に基づく材料設計が期待されている。しかし、この材料系では不規則な原子配列に局所秩序が潜在しているため、新規材料の設計が困難である。
そこで本研究では、2体分布関数を用いた逆モンテカルロモデリングにより、原子配列をナノスケールで可視化し、局所秩序に関する情報を取得する。これにより不規則岩塩型正極材料の組成と合成法の最適化を行い、高エネルギー密度を有する正極材料の開発を試みる。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study focused on lithium-rich transition-metal oxides with a disordered rocksalt structure as positive-electrode materials for lithium ion batteries. By a reverse Monte Carlo modelling using total scattering data, we investigated local atomic ordering in the oxides. As a result, it was found that lithium and transition-metal ions formed local clusters, and the local structure depended on the transition-metal species. Such a change in the structure is considered to have an influence on positive-electrode properties.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
次世代のリチウムイオン電池用正極材料として注目されている不規則岩塩型正極材料には、その原子配列（局所構造）に不明な点が多く残されていた。本研究ではその原子配列を可視化する新たな解析方法を確立し、複数の正極材料について系統的な解析を実施したため、学術的意義がある。また、低炭素社会の実現に向けてリチウムイオン電池の用途が拡大しているという社会的背景を考慮すると、得られる成果が持つ波及効果は大きい。
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Report
(4 results)
Research Products
(17 results)
