2012 Fiscal Year Annual Research Report
1次元水素化マグネシウムナノファイバーによる高性能リチウムイオン電池の開発
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12F02385
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
秋山 友宏 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ZHU Chunyu 北海道大学, 大学院・工学研究院, 外国人特別研究員
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| Keywords | リチウムイオン電池 / 水素化マグネシウム / ナノファイバー / 負極材 / 正極材 |
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| Research Abstract |
Liイオン電池のエネルギー密度の向上には、負極活物質の容量密度の向上が不可欠である。そして、従来のグラファイト負極の5倍以上の容量もあるMgH_2はLiイオン電池の負極材料として極めて有望である。一方、MgH_2をLiイオン電池負極材料に適用する際の問題は、充放電に伴う体積膨張・収縮や低い電子伝導性で、このため良好な繰り返し特性が得られていない。そこで本研究の目的は、上記問題点を解決するため、1Dナノ構造体であるMgH_2ナノファイバーLをLiイオン二次電池の負極材料に適用する。MgH_2ナノファイバーはコンバージョン反応に伴う体積収縮・膨張が生じても応力を緩和し、粉化を抑制しながら、伸長方向に対し十分な電子伝導性を実現でき、従来法で合成したバルクMgH_2より良好な繰り返し特性を得ることが期待できる。
前述した目的を達成するために、24年度は以下の研究活動を行なった:
(1)本研究室に既存する装置を使用してVS(蒸気から固体結晶を作るvapor-solid法)手法によりMgH_2ナノファイバーを合成した。その結果、MgH_2結晶の形状・純度を制御するために、合成温度・圧力が製品に与える影響が明らかにし、MgH_2ナノファイバーの合成条件を最適化した。現在、一バッチの実験では200mgのMgH_2ファイバーの合成に成功している。
(2)電極、電池特性評価のための電池評価装置を購入した。合成したMgH_2を用いて、塗布法や圧粉成型法により、MgH_2電極の作製を試みた。
(3)最終目的であるMgH_2負極材を用いたリチウムイオン電池フルセルを作成するため、LiMn_2O_4等の正極材の合成を試みた。その正極材の特性を評価し、得られた結果を取りまとめ学会で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
各項目共に当初計画した事項は順調に進展している。更に、当初計画に無かったが、最終的にリチウムイオン電池フルセルを作成するためのLiMn_2O_4等の正極材の合成も試みた。以上より、本研究は現在のところ、当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は今年度で合成したMgH_2ナノファイバーを用いて、電極を作製し、その電極特性を評価する。
さらに、導電助剤、バインダー、触媒等の添加がMgH_2電極に与える影響を調べる。
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