2015 Fiscal Year Annual Research Report
新規単一粒子測定法による蓄電システム用二次電池電極の特性評価技術に関する研究
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15H03963
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
櫻井 庸司 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80452217)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 二次電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．単一粒子/集電体一体型微小電極を用いた特性評価用密閉型測定セルの開発
耐湿性に優れたO-リングを採用した三電極ガラスフランジセルを設計・試作し、測定セルの密閉化に成功した。これにより、これまでの測定法では困難であった各種電解液依存性・環境温度依存性・長期充放電測定等を含む多種多様な電気化学特性評価を行うことが可能となった。
２．密閉セルを用いた電極材料単一粒子/集電体一体型微小電極の電気化学特性基礎評価
負極材料としてのLi4Ti5O12市販粉末から10μm級球状単一粒子をSEM/SIM観察下で選別し、FIB装置内で単一粒子/集電体一体型微小電極を作製した。この電極を作用極とする上記三電極密閉セルを構成して恒温槽内に設置し、実際にサイクリックボルタンメトリー(CV)や定電流充放電などの各種電気化学特性を測定した結果、nAオーダーの電気化学応答が外乱ノイズの影響を受けずにしかも連続して長期間計測できることを確認した。
３．各種電極材料の単結晶育成条件の検討
これまで測定に用いてきた各種電極材料粉末は、いずれも微細な一次粒子が凝集した二次粒子からなり、実用的な電気化学特性評価に支障はないものの、固相内イオン拡散係数など物性値を評価する際に必要となる粒径・表面積の規定に難しさがあった。このような観点から、形状の整った単結晶の育成を行った。今期は手始めとして、溶融塩フラックス法を用いてLi4Ti5O12およびLiMn2O4の単結晶育成を試み、育成条件を種々検討することにより、いずれの材料においても八面体形状のμm級結晶が育成できることを実験的に確認し、集電体一体型微小電極を作製してそれら電極材料の電気化学特性評価を開始した。
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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
研究目的達成の前提条件となるセルの密閉化に成功した。また、このセルが所期の性能を有することを、電極活物質単一粒子およびフラックス合成活物質単結晶単一粒子を具備した複数の集電体一体型微小電極により確認することができており、研究実施計画に従っておおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究により、電極活物質単一粒子/集電体一体型微小電極の電気化学特性を長期間にわたって計測できる測定系が整ったため、各種電極活物質について、CVや定電流サイクルなどの環境温度・電解液依存性等の連続評価を体系的に進める予定である。
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