2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of ferroelectric-active materials nano-composites for cathode materials of high-rate Li ion batteries
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15H04126
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
寺西 貴志 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (90598690)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岸本 昭 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (30211874)
安井 伸太郎 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教 (40616687)
保科 拓也 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (80509399)
林 秀考 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (90164954)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | Liイオン電池 / 固体電解質界面 / 強誘電体 / 分極界面 / 急速充放電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハイブリッド自動車(HV)や電気自動車(EV)の加速的な普及に伴い，高速で充放電可能な車載用蓄電池に対する需要が急速に高まっている．本研究は，高誘電率誘電体をリチウムイオン電池(LIB)の電極活物質に導入することで，界面電荷移動抵抗を低下させ，高速充放電特性の劇的な改善を図ることを目的とした．昨年度までに，強誘電体チタン酸バリウムBaTiO3ナノ粒子を1mol%，正極活物質LiCoO2(LCO)に被覆させたところ，出力特性の大幅な改善が確認された．充放電中インピーダンス解析など一連の結果から，誘電体－活物質－電解液三相界面近傍において活性なLi移動パスが存在することが推察された．
一方，寒冷地におけるハイブリッド自動車の燃費向上やEVの急速充電のためには，低温出力の改善が不可避である．本年度は誘電率の温度特性を利用することで低温出力の改善を図った．チタン酸バリウムストロンチウム[(Ba, Sr)TiO3, BSTO]は全率固溶系の強誘電体であり，Sr量の増大に伴い誘電率極大温度(Tm)は低温にシフトする．この性質を利用することでLIBの低温出力が改善できないかと考えた．種々のBa/Sr比を有するBSTOを液相法によりLCO表面に1mol%担持させ充放電試験を行った．25℃室温ではBSTOの比誘電率と出力特性の間に明確な相関性は確認できなかった．一方，低温0℃では明らかに両者間に正相関関係が確認できた．特に，0℃付近にTmを持つBSTO組成において出力特性が大きく改善した．誘電率の温度特性を利用することで，LIBの低温出力を効果的に改善できる可能性が示された．
さらに，誘電体界面の負極材料への適用可能性も検証した．市販グラファイト粉末にBTOナノ粒子を適量担持させた複合負極は未処理品に対して良好な高レート特性を有することが分かった．負極材料に対しても誘電体界面の効果が確認された．
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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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