2019 Fiscal Year Annual Research Report
Conversion Anode Materials with High Capacity and Long Cycle Life
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16K17970
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
岩間 悦郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90726423)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金属ー酸素結合の制御 / リチウムイオン電池 / 長寿命 / メカニカル処理による直接合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H30年度の研究では、ナノカーボン内包構造等の構築なしに、長期サイクルを可能とする新規化合物として、Li3VO4(LVO: 理論容量 = 394 mAh g-1)に着目し、研究を行った。この中で、電気化学処理により構造中へのLi脱挿入を繰り返すことで、カチオン配列を無秩序化(cation-disorder化)でき、反応の可逆性を引き出せることを見出した。しかしながら、電気化学的な制御には様々な工程(電極化・セル組み立て・充放電)が必要不可欠であり、非常に煩雑な手法を必要であった。そこで、H31/R1年度はLVO粉末の状態で活性化処理を行う活性化LVOの直接合成に着手した。具体的には、あらかじめ固相で合成した LVOに対し、遊星ボールミルを用いて粉砕することで活性化(メカニカル活性化)させることを試みた。ボールミル処理時間に応じて、徐々にXRDパターンが変化していき、36時間後の粉砕処理サンプルでは、電気化学処理で得られたサンプルに近いXRDパターンへ変化したことが確認できた。また、V K-edgeのXAFS測定結果からXANES領域のピークのブロード化が確認され、V原子が様々なエネルギー準位を持つように変化していることがわかった。これより、メカニカル処理によって、電気化学処理と同様にLVO結晶中のカチオン配列を無秩序化(cation-disorder化)したcation-disordered LVOを「直接合成」することに成功した。また、電極化にあたり、加えるカーボン量も20wt%以下に抑えた安定な充放電にも成功した。課題申請当初の化合物(ナノカーボン内包型構造)は50wt%以上のカーボン使用を前提としており、カーボン使用量の削減により、体積あたりの電極実容量や電極塗工面の向上にも繋がった。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Noncrystalline Nanocomposites as a Remedy for the Low Diffusivity of Multivalent Ions in Battery Cathodes2020
Author(s)
Yuki Orikasa, Kazuaki Kisu, Etsuro Iwama, Wako Naoi, Yusuke Yamaguchi, Yoshitomo Yamaguchi, Naohisa Okita, Koji Ohara, Toshiyuki Munesada, Masashi Hattori, Kentaro Yamamoto, Patrick Rozier, Patrice Simon, Katsuhiko Naoi
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Journal Title
Chemistry of Materials
Volume: 32
Pages: 1011-1024
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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