充放電特性解明に向けたナトリウム二次電池正極活物質の複合的電子状態解析
| Project/Area Number |
23K23444
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| Project/Area Number (Other) |
22H02176 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
丹羽 秀治 筑波大学, 数理物質系, 助教 (50704566)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 二次電池 / ナトリウムイオン電池 / 放射光分光 |
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| Outline of Research at the Start |
ポストリチウムイオン二次電池として、ナトリウムイオン二次電池が注目を集めている。本研究は、ナトリウムイオン二次電池正極活物質の電子状態を軟X線及び硬X線放射光分光法により複合的に解明するものである。
アルカリ金属が二次元的な層間に脱挿入される層状酸化物と、三次元構造の空隙に脱挿入されるプルシアンブルー類似体の2種類の正極活物質を研究対象とし、アルカリ金属イオン脱挿入に伴う遷移金属と配位子の電子状態変化が充放電特性に与える影響を明らかにすることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
二次元層状酸化物及び三次元プルシアンブルー類似体(PBA)という典型的な二系統のナトリウムイオン電池正極活物質について、ナトリウムイオン脱挿入時の遷移金属-配位子の電子状態変化と充放電特性の相関を明らかにすることが本研究の目的である。本年度は主に、遷移金属の一部を部分置換した固溶体粉末の合成を行った。
アルカリ金属が二次元的な層間に脱挿入される層状酸化物について、単一の遷移金属からなる層状酸化物粉末NaxMO2(M = Mn, Fe, Co等の3d遷移金属)と、遷移金属を部分置換した固溶体粉末NaxM1M2O2(M1とM2は異なる3d遷移金属)を固相反応法により合成した。X線回折測定から、O3型NaCoO2にFeを1割以下置換した固溶体ではO3型構造が保持されていることが確認された。
また、アルカリ金属が三次元構造の空隙に脱挿入されるプルシアンブルー類似体(PBA)の合成を行った。単一の遷移金属(M = Mn, Co, Ni)からなる粉末試料NaxM[Fe(CN)6]yと、遷移金属を部分置換したPBA固溶体粉末試料Nax(M1, M2)[Fe(CN)6]y (M1, M2 = Mn, Co, Ni)を沈殿法で合成した。X線回折測定から、M1 = Mn, CoのPBAは三方晶、M1 = NiのPBAは立方晶であることが確認された。
放射光分光を用いた、合成した試料の正極活物質の遷移金属及び配位子の電子状態測定は令和5年度以降に行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
マシンタイムが確保できなかったため、当初予定していた正極活物質粉末試料の放射光測定を行うことが出来なかった。
固溶体粉末試料の合成は進んでいるため、課題の進捗状況はやや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、ナトリウムイオン電池正極活物質である層状酸化物とプルシアンブルー類似体の固溶体粉末及び薄膜試料の合成を行う。
また、アルカリ金属イオン脱挿入に伴う遷移金属と配位子の電子状態変化が充放電特性に与える影響を明らかにすることを目的として、放射光分光測定を行う。遷移金属の違いや構造、組成比、Na量の違いによってどのように配位子の電子状態が変化するか半定量的な解析を行い、電気化学特性等との相関を明らかにする。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
