固体NMR法による低分子有機正極材料の充放電反応機構解析

Research Project

Project/Area Number	23H05211
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	2170:Materials engineering, chemical engineering and related fields
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	GAMBE Yoshiyuki 東北大学, 多元物質科学研究所, 技術一般職員
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000) Fiscal Year 2023: ¥480,000 (Direct Cost: ¥480,000)
Keywords	高電位有機正極材料 / 固体NMR / クロコン酸ナトリウム / ナトリウムイオン二次電池 / 有機正極材料
Outline of Research at the Start	ポストリチウムイオン二次電池として、資源量やエネルギー密度の観点より低分子有機正極材料を使用した有機二次電池が注目されている。申請者はこれまでカルボニル系有機正極材料に着目し、官能基修飾カーボン材料とのコンポジット化により高電位レドックス活性を示すことを見出した。本研究では、固体NMR法により有機正極材料の局所構造解析を行うことで、高電位充放電反応機構を明らかにする。
Outline of Final Research Achievements	本研究課題では、レアメタルフリー有機ナトリウムイオン二次電池の充放電反応機構解明を目的とし、固体NMR法によりナトリウムの局所構造評価を行った。充放電前後の有機正極シートを作製し大気非暴露条件下で23Na-MAS-NMR測定を行ったところ、充放電容量に対応したピーク強度の増減が確認され、有機正極材料の高電位充放電反応はナトリウムイオンの挿入脱離に起因することが明らかになった。
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では、有機正極材料の分析手法として固体NMR法に着目し、有機ナトリウムイオン二次電池の高電位充放電反応機構を明らかにした。この成果は有機二次電池の劣化解析技術へ応用も可能であり、有機二次電池の更なる充放電特性向上へつながると期待される。