2020 Fiscal Year Annual Research Report
Kinetic analysis and design of porous electrodes with single particle measurement techniques
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18H02075
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
棟方 裕一 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 助教 (00457821)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 蓄電池 / 単粒子評価 / 応力測定 / 電極設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エネルギー密度と出力密度に優れ、かつ高い安全性を有する次世代リチウム二次電池の実現には、これまでの平衡論を主体とした検討に速度論的な議論を加えた高精度な電極設計が求められる。本研究の目的は、長寿命で安全な電池を設計する上で最も重要な速度論的パラメータの一つである充放電に伴う電極活物質の膨張収縮応力を明らかにすることである。粒子1つを対象に充電や放電に伴う膨張収縮応力を計測できる集電プローブシステムにさらに改良を加え、測定対象の電子伝導性を評価できる機能を付与した。本年度は、このシステムで計測した電極活物質のパラメータに基づき、リチウム二次電池用の多孔質電極の設計に取り組んだ。コロナ禍で実験系の研究活動が大幅に制限されたため、電極スラリーの調製や塗工等の実験操作が不可欠な多孔質電極の試作と評価については限定的な実施に留めざるを得なかったが、理論計算等の調査研究を平行して進め、多孔質電極の一部を切り出した形で多孔質電極の設計と評価を行う新たな方法の考案に至った。多孔質電極の試作と評価に関しては引き続き実施しており、リチウム二次電池だけでなくマグネシウム二次電池などの次世代電池の電極設計にも展開を図っている。また、電極活物質に加え、電解液の動的挙動も同時且つ高感度に分析できる評価技術の確立へ向け、開発した集電プローブシステムにマイクロ核磁気共鳴(NMR)技術を融合する検討を海外の研究グループと開始した。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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