2021 Fiscal Year Annual Research Report
不規則岩塩型構造に潜在する局所秩序の解明に基づく蓄電池用電極材料の設計
| Project/Area Number |
19K05017
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science |
|---|
Principal Investigator |
北村 尚斗 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 准教授 (10453812)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | リチウムイオン電池 / 正極材料 / 原子配列 / 中性子全散乱 / X線全散乱 / 不規則岩塩 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年、リチウムイオン電池用正極材料として、不規則岩塩型構造を有する酸化物が注目されている。しかし、その原子配列（陽イオンの分布など）を系統的に調べた先行研究は少なく、正極特性との相関関係についても不明な点が多く残されている。本研究は、全散乱データを用いた構造解析（逆モンテカルロモデリング）により、不規則岩塩型構造における原子配列を明らかにすることを主な目的とする。目的を達成するため、以下の実験を行った。
本研究ではLi1+x(Nb, Ti, Mn)1-xO2を中心に、合成法や組成が原子配列に及ぼす影響を詳細に検討した。さらに、電極作製時のボールミル処理が原子配列に及ぼす影響を検討した。各試料についてX線回折測定を行った結果、すべてのBraggピークは不規則岩塩型構造に帰属されることを確認した。これらの試料について充放電試験を行った結果、Tiを置換したLi1+x(Nb, Ti, Mn)1-xO2では容量が増加する傾向が見られた。
陽イオンの局所配列を明らかにするため、全散乱データを用いた逆モンテカルロモデリングを行った。特にLi1.2Ti0.4Mn0.4O2については、TiとMnを区別するため、EXAFSデータを併用して解析を行った。その結果、TiとMn周辺の局所構造を区別することに成功し、1価のLiイオンの周りには4価のTiが存在しやすい傾向があることがわかった。他の試料についても同様の解析を行い、陽イオンの分布と正極特性の相関を調べた結果、高価数のイオンがLiを取り囲む傾向は5価のNbを含む酸化物で特に顕著に見られ、正極材料として用いたときの容量との相関が示唆された。
|
Research Products
(7 results)
