2021 Fiscal Year Research-status Report
ナノ粒子結晶内のイオン配列制御による高速・高効率な電気化学反応の実現
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21K05241
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
岩間 悦郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90726423)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
直井 勝彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 理事 (70192664)
沖田 尚久 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70846625)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | イオン配列制御 / 高速充放電 / エネルギー高効率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
R3年度は、まず負極材料Li3VO4(β-LVO または cation-ordered LVO)に対しメカノケミカル手法(遊星ボールミル)により結晶内に存在するカチオン配列(Li+/V5+配列)全てを乱雑化したcation-disordered LVOに対し、X線散乱測定からPair Distribution Function (PDF)解析を行い、結晶中V5+配列の中長距離における変化を追跡した。解析結果から、遊星ボールミル処理時間 12h後時点で、12オングストローム程度以降の配列が乱雑化し、24h後、36h後になると、これが7オングストローム程度まで縮まることが確認された。以上の解析結果、遊星ボールミルによって破砕されたcation-ordered LVOの平均化した配列構造として、cation-disordered LVOのXRD回折パターンが得られていることが分かり、またcation-disorder化を遊星ボールミルの処理時間によって制御可能であることが示唆された。一方、異種元素置換型のLVOでは、過去に行われてきたSi置換型LVO(Li3.2V0.8Si0.2O4, LVSiO)の他の元素 : P等の置換化にも成功し、同様に反応形態が置換前のLVO(β-LVO または cation-ordered LVO)から変化し、充放電の高速化・電位ヒステリシスの減少が得られることが確認された。
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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
当初の計画通り、線散乱測定からPair Distribution Function (PDF)解析を行い、結晶中V5+配列の中長距離における変化の解析が進み、遊星ボールミル処理による構造変化を明らかにすることができた。また、Si以外の異種元素置換型LVOの合成にも成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の解析結果を元に、遊星ボールミル以外のcation-disorder化処理手法の開発を進める。また、異種元素置換LVOにおける各種元素の置換効果を検証し、置換効果の反応メカニズム変化の要因を明らかにする。
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