Creation and Application of The Next-Generation Rechargeable Battery Anode Materials Starting from Rutile-Type Composite Oxides

• Project/Area Number: 23K26758
• Project/Area Number (Other): 23H02065 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 薄井 洋行 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (60423240)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂口 裕樹 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (00202086) ; 道見 康弘 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (50576717) ; 新田 紀子 高知工科大学, 理工学群, 准教授 (80412443) ; 田中 俊行 地方独立行政法人鳥取県産業技術センター, 無機材料グループ, 研究員 (30713771)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000); Fiscal Year 2026: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2024: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2023: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
• Keywords: ルチル型複合酸化物 / リチウムイオン電池 / ナトリウムイオン電池 / 粒子サイズ / 拡散経路 / 酸素欠損 / 不純物ドープ

Outline of Research at the Start

ルチル型酸化チタン（TiO2）は，リチウムイオン電池負極として非常に安価で資源豊富な材料であり，その結晶のc軸方向に格段に高いLi+拡散能を有する．ただし，ab面内方向にはLi+の拡散が非常に遅いため性能が致命的に制限され，これまで全く注目されてこなかった．研究代表者はNbのドープ，単結晶化，粒子形状の制御という独自の工夫によりこの問題を克服し，大幅な高性能化に成功してきた．本研究では，従来のルチル型TiO2に比べてはるかに大きいサイズのLi+拡散経路を有するルチル型複合酸化物を新たに取り上げ，上述の工夫を適用し，Li+のみならずNa+も高速拡散できる全く新しい負極材料を創製する．