2017 Fiscal Year Annual Research Report
Phase control and functional creation of nanocomposite particles by vapor quenching process
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15K06463
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
日原 岳彦 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60324480)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 怜雄奈 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10756191)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 触媒 / 気相合成 / 燃料電池 / リチウム電池 / 固体電解質 / 負極材料 / 交換結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、①合金ナノ粒子による新規燃料電池電極触媒の探索、②軟／硬磁性複合ナノ粒子による交換結合型磁石の研究、③リチウム電池負極材料としての評価を実施した。
①Mo等の高融点金属は、表面エネルギーがPtよりも高く、Ptをシェルとしたコアシェル構造を形成する可能性がある。I-P測定から、Pt-Mo合金ナノ粒子は他の合金ナノ粒子よりも高い触媒活性を有しており、約60at%PtまでPtを低減させても純Pt触媒に匹敵する最大電力密度を示すことが判明した。STEM-EDXマッピングの結果、Pd-Moナノ粒子と873Kの基板加熱で作製したPt-Moナノ粒子では、一部の粒子がコアシェル構造を形成していることを確認した。
②Fe-Ptナノ粒子のL10規則相の形成には、粒子のサイズや組成が関係している。ターゲット間距離6㎝の試料では粒径が小さく規則相が得られなかったが、12cmでは規則相が形成された。そこで、FePt粒子とFe粒子の混合堆積膜を作製し、873Kの熱処理によりナノコンポジット磁石の作製を試みたが、粒子の凝集によりサイズが変化し、十分な交換結合が得られなかった。
③Sn粉末を負極材料に用い、固体電解質に80Li2S・20P2S5ガラスを用いて全固体電池を作製した。その結果、固体電解質とSn粉末との混合比を最適化することで、100サイクル以上安定して充放電可能であることがわかった。しかしながら、充放電レートを増加させると容量は極端に減少した。従って、固体電解質をSnの界面の電荷移動が遅いことが疑われた。そこで、気相法で作製したSn薄膜を用いて固体電解質界面のレート特性を調べた。その結果、高レート下でも分極は極めて少なく、Snと固体電解質は電気化学的に良好な界面を形成することが明らかとなった。Sn粉末/固体電解質界面の均一性が、高容量負極材料のレート特性向上の鍵となることが示唆された。
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