Activation and Stabilization of Solid State Oxygen Redox in Antifluorite-Type Cathode Materials

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15668
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Kobayashi Hiroaki 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90804427)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: リチウムイオン電池 / 正極材料 / 逆蛍石型酸化物 / アニオンレドックス

Outline of Final Research Achievements

To improve the cyclability of anion redox in antifluorite-type cathode materials, the following results were found:
(i)Cyclability is enhanced by suppressing the lattice parameter change during Cu-redox by Cu and F co-doping into Li2O. (ii) Redox overpotential in distorted antifluorites are suppressed by cation-disordering. (iii) Ge- or P-doping are effective for enhancing energy density and cyclability.

Free Research Field

材料科学、電気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

再生可能エネルギーの負荷平準化用電源や車載用電源としてリチウムイオン電池の高エネルギー化は重要である。本研究で着目した材料はリチウムイオン電池の中でも最高の理論エネルギー密度を有する材料群であり、本成果によりリチウムイオン電池正極の高エネルギー化およびそのサイクル性向上の設計指針が提示されたと判断できる。更なる研究進展によりポストリチウムイオン電池の実用化が大きく近づくと考えられる。