2022 Fiscal Year Annual Research Report
過剰なフッ化物イオンの挿入・脱離反応を利用した新規鉄系酸化物正極の創成
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21H02048
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
山本 健太郎 奈良女子大学, 工学系, 准教授 (90755456)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 全固体フッ化物電池 / インターカレーション正極 / アニオンレドックス / 分子形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では酸化物アニオンのレドックスを用いた過剰なフッ化物イオンの挿入・脱離反応ならびにフッ化物イオンの拡散パスの制御により、超高容量・高出力のフッ化物イオン二次電池用正極を創成とその反応機構解明を行う。2022年度はBaxSr1-xFeO2（x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.6, 0.8）正極材料の合成とその電気化学特性評価、並びに2021年度に検討したCaxSr1-xFeO2（x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）の中で最も優れた電気化学特性を示したCa0.8Sr0.2FeO2のフッ化物イオン挿入脱離前後の電子構造変化の分析を行なった。検討したBaxSr1-xFeO2においてx=0.3まではBaの添加量が増加するのに伴い、レート特性が向上した。一方でx=0.3を超えたBa添加量では容量が急激に低下した。X線回折測定の結果、この急激な容量低下はx=0.3を超えてBa添加した際に起こる構造相転移が原因であることが明らかとなった。Ba添加による構造相転移が起こらないBaxSr1-xFeO2（x = 0, 0.1, 0.2, 0.3）では、いずれの組成の化合物も250 mAhg-1よりも高い容量を示し、良好なサイクル特性を示した。フッ化物イオン挿入脱離後のCa0.8Sr0.2FeO2に対して、O, F, Fe K-edgeのX線吸収分光測定の結果、充電初期にはFeが電荷補償を担い、充電後期にはOが電荷補償を担っていることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画で予定していたほぼ全ての実験を遂行できていることから、おおむね計画通りに進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
BaxSr1-xFeO2（x = 0, 0.1, 0.2, 0.3）の中でBa0.7Sr0.3FeO2が最も高いレート特性を示す要因を明らかにするために、BaxSr1-xFeO2（x = 0, 0.1, 0.2, 0.3）に対してBa, Sr, Fe K-edgeのXAS測定による局所構造分析を行う。またBa0.7Sr0.3FeO2に対してはフッ化物イオン挿入脱離時の電荷補償機構を明らかにするためにO, F, Fe K-edgeのXAS測定による電子構造変化の解析を行う。
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[Presentation] インターカレーション型フッ化物イオン電池用正極材料の開発11 Infinite layer構造を有する(Ba, Sr)FeO2正極の電気化学特性評価2022
Author(s)
王彦昌, 山本健太郎, 松永利之, 中西康次, 内山智貴, 渡邊稔樹, 高見剛, 三木秀教, 射場英紀, 前田和彦, 陰山洋, 内本喜晴
Organizer
第63回電池討論会
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[Presentation] Infinite layer 構造を有する(Ba, Sr)FeO2 正極の電気化学特性評価2022
Author(s)
王彦昌,山本健太郎,松永利之,中西康次,内山智貴, 渡邊稔樹, 高見剛, 三木秀教, 射場英紀, 前田和彦, 陰山洋, 内本喜晴
Organizer
第48回固体イオニクス討論会
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[Presentation] Electrochemical performance of (Ca, Sr)FeO2 cathode with infinite layer structure for all-solid-state fluoride ion battery2022
Author(s)
Kentaro Yamamoto, Yanchang Wang, Yuki Sakaguchi, Hisao Kiuchi, Toshiyuki Matsunaga, Koji Nakanishi, Tomoki Uchiyama, Toshiki Watanabe, Tsuyoshi Takami, Hidenori Miki, Hideki Iba, Kazuhiko Maeda, Yoshihisa Harada, Hiroshi Kageyama, Yoshiharu Uchimoto
Organizer
21th International Meeting on Lithium Batteries
Int'l Joint Research
