Operando Structural Analysis of Carbon Positive Electrodes for Lithium-Air Battery

• Project/Area Number: 24K08038
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 畠山 義清 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (90633313)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白石 壮志 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40292627)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: リチウム空気電池 / オペランド測定 / 酸化物触媒 / X線吸収分光 / 多孔質炭素電極

Outline of Research at the Start

申請者は単層カーボンナノチューブ（SWCNT）電極を用い、電極の厚みが薄いほど利用効率が向上し、低電流値での放電において容量が10000 mAh/g（Li金属負極3860 mAh/g）に迫ることや、結晶性のLi2O2が不可逆な電極膨張を引き起こすことを明らかとした。一方でSWCNT電極は2000 mAh/g 程度までの放電で厚みが2倍程度まで膨張し、これは電池材料として望ましくない。上記3点を目標にLAB電極に関する基礎的かつ普遍的な知見を積み上げ、LABにおいて活性炭正極の利用可能性を示すため、モデル炭素正極を用いて容量2000 mAh/gの安定な放充電サイクルを達成する。