| Project/Area Number |
20H00949
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
2170:Materials engineering, chemical engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Gambe Yoshiyuki 東北大学, 多元物質科学研究所, 技術一般職員
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 –
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 3Dプリンティング / ダイレクトインクライティング / 全固体リチウムイオン電池 / 電解質インク材料 / 紫外線硬化樹脂 / イオン液体 / 酸化物ナノ粒子 / 紫外線硬化型電解質インク |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、3Dプリント技術に応用可能な正極インクの開発を行い、3次元構造を有する全固体型マイクロ電池の動作実証を目的とする。イオン液体と支持体として正極活物質を混合すると、その比率を調整することでゲル状になる特性に着目し、インクとしての最適な粘度を有し、吐出後の形状維持可能な正極インクを作製するため、組成の最適化を行う。本技術開発が実現すれば、現行の電池作製手法では困難であった微細かつ特殊形状の電池製造が可能となり、小型ロボットやウェアラブルデバイス等への応用が期待される。
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| Outline of Final Research Achievements |
本研究課題では、3Dプリント技術を使用した疑似固体型リチウムイオン電池の作製、電池動作の実証を目的とした。電解質として2019年度より開発を進めているリチウムイオン伝導性インク材料を、正極・負極は既存研究の機能性インク材料を使用し、3Dプリンターにより直径5 mm、厚さ約0.5 mm形状の疑似固体電池を作製した。定電流充放電測定の結果、100サイクル後の容量維持率が84.6%を示しており、3Dプリンターにより作製したリチウムイオン電池が100サイクルの繰り返し動作をすることを実証した。
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で開発した電解質インク材料は、室温での三次元造形、紫外線照射による固体化を可能とするため、今まで困難であった熱分解性のあるソフトマテリアルへのダイレクトプリント応用が期待される。また、近年研究開発が進められているウェアラブルデバイスやフレキシブルデバイスなどの限られたスペースに搭載可能な小型蓄電デバイスへ展開できると期待される。
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