2022 Fiscal Year Annual Research Report
Electrochemical Deposition and Structural Control of Transition Metal Sulfide for Various Energy Devices
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18K04949
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
池田 慎吾 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (60511152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 靖之 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 総括研究員 (00416330)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 硫化モリブデン / リチウムイオン電池 / ナトリウムイオン電池 / 正極材料 / 水素発生電極 / 電析 / エネルギーデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
硫化モリブデン薄膜を電析法により成膜する手法を確立し、作製した薄膜をリチウムイオン電池用電極や水素製造用電極などのエネルギーデバイスへ応用するための構造最適化について検討することを目的とし、研究を行った。電析硫化モリブデン皮膜の析出重量、膜厚、組成等に及ぼす各種電析条件の影響について検討を行った結果、析出皮膜の組成や構造、膜厚は、電流密度や電析電位などの電析条件に対する依存性が低かった。標準条件において作製した硫化モリブデン皮膜の硫黄／モリブデン比は4.2であり、結晶構造解析の結果から、非晶質構造を有していることを結論付けた。電析硫化モリブデン薄膜の断面観察や皮膜重量測定の結果から算出した硫化モリブデン薄膜の密度は2.5 g/cm3であり、二硫化モリブデン（5.1 g/cm3）や三硫化モリブデン（3.2 g/cm3）の文献値に比べて低い値であったことから、空隙の多い結晶構造が形成されていることが示唆された。得られた硫化モリブデン皮膜のリチウムイオン電池用正極、ナトリウムイオン電池用正極としての特性を評価した結果、いずれも現行のリチウムイオン電池用正極材料であるコバルト酸リチウムの実効容量（約150 mAh/g）を上回る容量を示した。特に、リチウムイオン電池用正極特性としては繰り返し充放電や高速充放電に対する安定性も示した。また、硫化物系固体電解質や高分子電解質を用いた全固体電池においても同様の正極特性を発揮した。さらに、グラッシーカーボン電極上に電析法により作製した硫化モリブデン薄膜を用いて、硫酸水溶液中における電気分解による水素発生特性を評価した結果、白金電極には及ばなかったが、比較的水素過電圧が低く良好な電極触媒特性を発揮することが示された。これらの結果から、本手法により作製した硫化モリブデン薄膜は種々のエネルギーデバイスにおける要素部材として有用であることが示された。
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