| Project/Area Number |
23K23445
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| Project/Area Number (Other) |
22H02177 (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 | Nagoya University |
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Principal Investigator |
福塚 友和 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90332965)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片倉 誠士 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20886345)
松井 敏明 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90378802)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 2024: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
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| Keywords | 全固体電池 / 電解質 |
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| Outline of Research at the Start |
脱炭素社会の構築に向けて、再生可能エネルギーから得られる電力の蓄電池へ貯蔵が必須である。大型蓄電池では小型携帯機器と比べて高い安全性が要求されるが、安全性に優れた不燃性の無機固体電池は粉体の固体－固体接合に起因する課題が多く存在するため実用化には至っていない。本研究ではこの課題を解決するために、柔軟性イオン伝導体と無機固体電解質を複合化した新しい全固体化電池電解質の創製を目的とする。具体的には、１）柔軟性イオン伝導体の開発、２）全固体化電池電解質に現れる新たな抵抗成分の解析、３）柔軟性イオン伝導体の無機固体電解質ペレット空隙への含浸による全固体化電池電解質の創製、を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、ナトリウムイオン伝導性柔軟材料の合成、全固体化電解質中のイオン移動挙動の解明、全固体化電解質の合成、を中心に取り組んだ。ナトリウムイオン伝導性柔軟材料としてポリエチレンオキシド系のポリマー電解質を選定し、固体電解質としてNa-β”-アルミナ粉末を用いた。溶剤であるアセトニトリルにポリエチレンオキシドとナトリウム塩を加えてポリマー溶液を調整し、Na-β”-アルミナ粉末を加えて十分に混合した。この溶液を減圧乾燥することでポリマー電解質被覆固体電解質を得た。これを粉砕し、一軸プレスで成形することで全固体化電解質ペレットを得た。全固体化電解質ペレットのイオン伝導度は二電極式セルにより、交流インピーダンス測定により行った。ポリエチレンオキシドの重合度、ポリマー電解質とNa-β”-アルミナ粉末の混合比などを変化させて検討を行った。これらのパラメータはイオン伝導度に影響を与えていたが、Na-β”-アルミナ粉末を横切るようなイオン伝導は進行していなかった。作成手法として粉砕時にボールミルを適用した結果、イオン伝導度の上昇が見られ、均一なポリマー電解質被覆固体電解質の調製が必要であることが分かった。、混合比、作製方法などさらなる最適化が必要である。また、Na-β”-アルミナペレットをプレス成型し、その三次元構造解析の検討を行った。この手法を全固体化電解質にも適用する。さらに全固体化電解質内のイオン輸送挙動に関して有限要素法による計算を行い、イオン伝導経路に関する知見が得られつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ポリエーテル系ポリマー電解質を用いた無機固体電解質との複合化の課題が明らかになりつつあり、その欠点を補う可能性のある固体電解質やポリカーボネート系ポリマーへの展開を進める計画となっている。予定通り、ポリマー電解質と固体電解質粉末の複合化に関する取組を進めており、全体として順調に進んでいると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、新たに粘調性の高いポリカーボネート系ポリマー電解質に着目し、これをバインダーとして活用した複合化無機固体電解質の創製を行う。これまで進めてきたポリエーテル系ポリマー電解質と比較して複合化電解質内の抵抗成分の解析、および固体電解質粉末の複合化手法を検討する。固体電解質粉末としてNa-β”-アルミナおよびNASICONを用いて研究を進める予定である。
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