2021 Fiscal Year Annual Research Report
Syntheses and layer distance control of novel anode materials and improvement for performance of Na ion battery
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19H02818
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
馬 廷麗 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (20380545)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯久保 智 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (40414594)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ２D材料 / 低温合成 / 層間制御 / 電極評価 / ナトリウムイオン電池 / 性能向上 / メカニズム解析 / 最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リチウムイオン二次電池（LIBs）は広く使用されているが、希少元素Liの使用及びコストが高いなどの課題がある。一方、ナトリウムイオン二次電池（SIBs）は、Naの資源的問題が無く、低コストであるため、大型蓄電デバイスの有力候補となっている。しかし、現在まで報告されたSIBsはNa+の吸蔵・放出が電極材料により制限され、その性能が低くて、実用化は難しい。そのため、新型なナトリウムイオン電池の開発が不可欠である。本提案では、ナトリウムイオン電池の負極材料に使用する導電性の高い2D材料を合成し、２Ｄナノシートの層間距離及び方向性を制御する。また充放電過程における負極材料の構造変化やイオン拡散の速度などを明らかにし、高性能のイオン電池を創製することを目的とする。今年度は新規な２D材料の合成を行った。合成した材料構造の評価としては、材料の層状構造、層数、層間距離などをXRD, SEMなどで解析し、計算も同時に行い、材料の層間及び表面にある基団とNa+との相互作用を解明した。電気化学測定 (CV、EIS、充放電測定など)及び走査型透過電子顕微鏡（TEM）、電子エネルギー損失分光法などにより、電極内におけるナトリウムイオンの分布及びイオンの脱離/挿入状態、イオンの拡散を評価し、電池の容量との関係を明らかにした。
合成した一連の材料を負極とし、SIBsデバイスを構築した。その充放電特性及びサイクリング安定性を評価した。また層間の制御は異なるサイズの分子を挿入し、層間を最適化した。Na+の吸蔵及び拡散についても解析した。更に材料の組成及び複合体の充放電性能への影響するメカニズムを解明することにより、高性能な材料開発への指針を得た。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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