2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of vanadate glass with high electrical conductivity and its application for a cathode active material of secondary batteries
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15H03882
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
久冨木 志郎 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90321489)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 重人 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (10304841)
吉岡 聰 九州大学, 工学研究院, 助教 (50452818)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 二次電池正極材料 / メスバウアー分光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H.29年度は、ナトリウムイオン電池正極材として用いた際、200～300 mAhg-1程度の高い初回充放電容量を示すことが判明した、バナジウムリン酸ナトリウムガラス(xNa2O・(90－x)V2O5・10P2O5)について、その高い容量の要因解析を行った。さらに、ナトリウムイオン電池の性能向上のため、xNPVガラスに対して、スズおよび鉄をバナジウムと置換したガラスを作成し、同様に電池特性を評価した。
xNPVガラスの電気伝導度はxを5=>45mol%と増やした場合、3.7×10-6=> 6.4×10-8 Scm-1と減少した。電子伝導を担っているバナジウムイオンの濃度減少と、ガラスネットワークの切断がその要因であると思われる。同試料のXANESスペクトル測定の結果、3つのガラスのスペクトルは、基準として測定したV2O5とVO2のスペクトルの間にあり、ナトリウムの少ない試料の方がVO2のXANESスペクトルにより近くなる傾向が観測された。導電性の観点からはxが少ないガラスがV4+, V5+等酸化数の異なるバナジウムイオンが存在するため、導電性が高くなることが分かった。この結果より、二次電池正極特性は5NPVが最も良いものと予測されたが、ナトリウムイオン電池の容量と導電性との相関はみられなかった。ナトリウム電池の容量を決める要因には、ガラス中の電子伝導以外の要因、例えばガラス中の空孔の大きさなどが関係してくることが示唆された。正極特性向上のための新しいバナジン酸塩ガラスの組成開発においては、xNPVに対して鉄を5mol%置換した、5N5FPガラスを用いると、サイクル特性が安定化することが分かった。科研費によるサポートは終了するものの、今後はこの要因を解析するため、二次電池の充放電前後のバナジン酸塩ガラスについて構造解析を行い、その高い容量とサイクル特性の要因を特定する。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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