2019 Fiscal Year Research-status Report
二次電池正極反応分布の充放電環境依存性と不均一反応の起源の解明
| Project/Area Number |
18K05305
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
片山 真祥 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 准教授 (90469198)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 積層型リチウムイオン電池 / 反応分布 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
リチウムイオン二次電池正極の反応が、正極の置かれた環境によりどのような影響を受けるのかを明らかにするために、積層型電池の充放電過程における反応分布の解析を行った。反応分布の解析には活物質の化学状態を位置ごとに決定できるイメージングXAFS法を用いた。積層型電池は正極と負極が交互に積層された構造であり、容量を大きくするためによく採用される。積層構造の電池の中には、比較的外側に位置する電極と内部に位置する電極があり、内部に位置する電極ほど周囲からの圧力を受ける。これらの位置による充放電反応の進行度合いおよびそれぞれの電極シート内での反応の不均一性を評価した。この解析を行うにあたって、多数の電極シートについて広範囲にわたる評価を行うために、イメージングXAFS実験装置に連続的な自動測定を可能とする改良を施した。積層電池の複数の電極シートを解析した結果、同様の条件で作製されている電極シートについては、拘束の度合いによる明確な反応分布の違いは見られなかった。一方で、電池の最も外側に位置する電極とそれ以外の電極を比較すると、反応の進行度合いに差が見られた。これは対向する負極の容量が中央部と外側では異なる構造であったためである。積層型電池の解析結果より、電極シートに対して均等にかかる圧力が反応分布に及ぼす影響は大きくなく、電極シート内の導電性といった内部因子および外部因子としては対向する負極の容量とそれに起因する反応進行度が反応分布に大きく寄与していることが明らかになった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
充放電時の環境として、圧力および温度をパラメータとして研究を遂行している。圧力に関しては変動が少ないパラメータであることから、温度に先行して解析を進めた。また、実際の二次電池利用時の環境として、積層型電池を選択しその内部での電極の反応分布を解析した。圧力に関する解析は2019年度で完了した。温度をパラメータとする実験も順調に進行している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
温度は、電池内部の電解液に及ぼす影響が大きい。結果として充放電レートや電解液の濃度が付随するパラメータとして無視できない。温度・充放電レート・電解液濃度のパラメータが反応分布に及ぼす影響について解析を進める。
|
| Causes of Carryover |
2020年3月に予定していた出張が新型コロナウイルスにより取りやめになったため次年度使用額が発生した。該当する金額は2020年度に開催される学会への出張旅費としての執行を予定している。
|
