2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of charge-discharge process of active material/nanoporous carbon composites and its apprication to all-solid-state battery
| Project/Area Number |
18H02060
|
|---|
| Research Institution | Nagasaki University |
|---|
Principal Investigator |
森口 勇 長崎大学, 工学研究科, 教授 (40210158)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瓜田 幸幾 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (40567666)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 全固体電池 / Liイオン電池 / Naイオン電池 / リン / 多孔カーボン / ナノ複合体 / カーボンナノチューブ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，カーボンナノ空間におけるコンバージョン反応や合金・脱合金化反応の反応過程を解明し，構造最適化を図ることにより，まずは有機電解液系でのLi等イオン電池電極の充放電機能向上を行うことを目的とした。さらに，全固体電池系の応用を行い，全固体電池電極材料としての可能性や特長の解明も目指した。
これまでに種々の活物質/ナノ多孔カーボン複合体電極についてLi塩有機電解液中での充放電特性を調べ，性能向上のためのナノ複合構造の最適化を図ってきたが，赤リン/ナノ多孔カーボン複合体について，新たにNa塩有機電解液系で充放電特性を評価し，Naイオン電池電極材料としても機能することを明らかにした。また，カーボンナノ細孔内への赤リン担持によるサイクル安定性の向上や複合構造との相関性を明らかにした。さらに，高い電子導電性を有するが，その生成には高い圧力条件が必要とされる黒リンについて，ミクロ細孔内での析出を通して常圧条件で生成することを初めて可能にし，黒リン/ナノ多孔カーボン複合材料を得ることに成功した。
一方，全固体電池系において，酸化スズ/ナノ多孔カーボン複合体系は，充放電反応に伴う体積変化のためのバッファ空間を電極材料中に確保できることより，ある程度以上の拘束圧条件で高容量かつサイクル安定性に優れる充放電特性を示すことを明らかにしてきた。今回，同複合材料の電極中に数wt%の単層カーボンナノチューブを混合することにより，より低い拘束圧で優れた充放電特性を示すことを見出した。実際に，コインセルにおいても遜色のない充放電特性を発現させることに成功した。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
