2011 Fiscal Year Annual Research Report
次世代型リチウムイオン電池用のマイクロ-ナノ構造を制御した新規電極材料
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10F00507
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
板東 義雄 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 最高運営責任者
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
WANG X. 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 外国人特別研究員
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| Keywords | Lithjum-ions batteries / Co3O4 / Si / CoO / graphene-SnO2 / LiCoO2 |
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| Research Abstract |
リチウムイオン電池の開発は携帯電話やノートパソコンなど携帯用電子機器や電気自動車、ハイブリッド自動:車など次世代の産業技術を支える2次電池として極めて重要であり、長寿命、高出力・などの高性能化が求められている。本研究ではリチウムイオン電池の性能、特にエネルギー密度、サイクル寿命、充電-放電速度などを大幅に向上させるために、ミクロからナノサイズの特異な構造を有する高性能な陽極・負極の電極材料を開発することを目標としている。Co3O4はリチウムイオン電池の負極材料として優れた特性を有すると考えられるが、天然には層状物質としては存在しない。
本研究では溶液法を用いた簡便な合成法を用いて、Co3O4のナノシートを創製することに成功した。さらに、Co3O4ナノシートをカーボン層で互層に集積化させ、いわゆるラメラ状の特異な構造を有する新規電極材料を合成した。本材料は、50回以上の充電・放電プロセスにおいて、高い電流密度条件下でも高い電気容量を保持できるなどの優れた電池特性を有することを明らかにした(本成果はChemical Communication,2011にて発表)。また、新規電極材料として、窒素をドープしたグラフェンとSnO2粒子とのサンドイッチ構造を有する新材料をTCNQと呼ばれる有機溶媒を用いて創製することができた。本電極材料も大きな容量、高いサイクル寿命、早い対応速度などの優れた電池特性を有することを見出した(本成果はAdvanced Functional Materials,2012にて発表)。
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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
当初の計画通り、おおむね順調に進展している。2011年度は4編の論文を発表し、その内2編はChemical Communications等の化学のトップ論文誌に掲載された。また、2012年には他に6編の論文が既に受理されており、まもなく掲載される予定である。特に、4編の論文(2012年の掲載予定を含む)は表紙カバーに選ばれるなど高い評価を得た。また、Chemical Communicationsに掲載された論文はアクセス数の高い論文の一つとして取り上げられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
リチウムイオン電池の特性向上のための新規な電極材料の探索・創製を目指し、特に特異な微細構造を持つ新規電極材料とその電気化学特性との関係を明らかにしてゆく。
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[Journal Article] One-dimensional inorganic nanostructures : synthesis, field-emission and photodetection2011
Author(s)
T.Zhai, L.Li, Y.Ma, M.Liao, X.Wang, X.Fang, J.Yao, Y, Bando, D.Golberg
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Journal Title
CHEMICAL SOCIETY REVIEWS
Volume: 40
Pages: 2986-3004
DOI
Peer Reviewed
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