2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel cathode materials for sodium-ion-secondary battery based on ionic model
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15K13513
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
小林 航 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70434313)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナトリウムイオン二次電池 / 層状酸化物 / 圧力効果 / 起電力 / EXAFS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、(1)イオンモデルによって予測される高電位材料を水熱合成法など科学的手法を駆使して合成すること、(2)X線吸収分光測定によって、イオンモデルが予測する電子状態を検証することにあります。
最終年度は、(1)KEK BL8Aにて、層状酸化物NaMO2 (M=Cr, Fe, Co)の圧力下X線回折実験を行いました。2 GPaまでの構造パラメータ（a軸長、c軸長、酸素のz座標）の圧力依存性を明らかにしました。ピストン型圧力シリンダーによりNaMO2の起電力が圧力と共に増大することが明らかになりました。圧力下構造パラメータを用いてイオンモデルにより起電力の圧力効果を計算しました。その結果、酸素のz座標の圧力依存性が起電力の増大を説明するために重要な役割を果たすことがわかりました。
(2)ナトリウムイオン電池正極材料NaxM0.9M'0.1O2(M, M'=Mn, Fe, Co)のX線吸収およびX線回折実験を高エネルギー加速器研究機構(KEK)で行い、同材料の不純物周りの局所構造とその価数状態を明らかにしました。特に、局所歪が緩和する方向にM'-O長が母物質のM'-O長から変化することを明らかにしました。
(3)物質材料研究機構(NIMS)にて層状酸化物NaFe0.5Co0.5O2の急冷および徐冷試料の走査型電子顕微鏡(SEM)による構造観察を行いました。1粒子の断面の元素マッピングをEDS(energy dispersive x-ray spectroscopy)にて計測しました。その結果、徐冷試料でサブミクロンサイズのFeの濃度の濃い領域が観測されました。徐冷試料の悪いサイクル特性はこのFeの濃度が濃い領域が原因と考えられます。
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Research Products
(14 results)
