2012 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
23245042
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
山田 淳夫 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30359690)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 真一 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (00549264)
山田 裕貴 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30598488)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | リチウム電池 / 正極 / 二相分離反応 / インターカレーション |
|---|
| Research Abstract |
結晶材料への電気化学的インターカレーション反応はリチウムイオン電池の基本反応である。本研究では、インターカレーション反応おける微視的なイオン拡散が協奏的に発現することで反応・未反応相境界が形成され、絶縁性材料においても高速な核生成・成長反応が起こる現象に着目し、その反応機構体系化を目的とする。
平成24年度は、引き続き絶縁性でありながら高速なインターカレーション反応を起こす材料として広く認識されているLiFePO4に焦点を当て、一定過電圧印可時の充放電反応中の非平衡状態の電極に対してIn-situX線開設実験を行うことで、反応機構解析を行った。その結果、２相分離に相当する信号の中間領域に散漫散乱とその平衡状態への緩和過程（散漫散乱の消失）が観測された。これは、2相間の歪みを緩和するDiffuse Interfaceの存在を間接的に示唆しており、その存在は透過型電子顕微鏡による粒子内の界面付近の歪み分布の直接観察によっても明らかとなった。このような異常は、100 nm以上の比較的大きな粒子においてのみ観察されたため、ナノ粒子では界面歪みエネルギーの損出を回避するために、粒子内相分離よりも粒子間相分離状態が優先的に実現されていると考えられる。このことを確認するため、LixFePO4の反応エントロピーを実験的に測定した。その結果、100 nm以下程度の粒子に対してのみ、反応エントロピーがリチウム組成に依存して変化する、単純な粒子内2相分離反応では説明できない挙動が見られ、電極内の粒子間相分離を仮定した巨視的配置エントロピーの概念を導入することでモデル解析が可能なことを示した。このように、多角的なアプローチにより2相分離反応系のマルチスケール反応機構解析とその影響因子に対する理解を深めることができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多角的なアプローチにより2相分離反応系のマルチスケール反応機構解析とその影響因子に対する理解を深めることができた。これにより、得られた知見を他の2相分離電極系に展開して、方法論と知見の一般化と体系化を推進可能な状況になったと考える。よって、平成24年度に予定していた実験はほぼ計画通りに進展しており、おおむね順調であると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
現状、順調に進展しているため、申請書通りに研究を推進する。
|
Research Products
(9 results)
