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2012 Fiscal Year Annual Research Report

リチウム電池用電極材料の二相共存反応における核発生と相境界移動メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 23750249
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

大久保 將史  独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (20453673)

Keywordsリチウムイオン電池 / 相転移 / 電気化学
Research Abstract

本研究では、研究テーマとして「リチウム電池用電極材料の二相共存反応における核発生と相境界移動メカニズムの解明」を設定し、界面が核発生・成長メカニズムに与えるを明らかにすることにより、高速Li脱挿入を可能とする材料設計の指針を確立することを目指して研究活動を行った。前年度は、核発生、相成長のメカニズムを電気化学的に探るためにモデルの構築を行い、2相共存状態におけるリチウムイオン挿入は、Li-poor相へのイオン拡散とLi-rich相の核発生・成長に支配されるというモデルの下で、Fickの拡散方程式(イオン拡散)とScharifker-Hillsモデル(核発生・核成長)を複合した電気化学応答関数を求め、ポテンシャルステップを印加した際の電流応答を導出することに成功した。そこで、平成24年度は、得られたモデルの実際の系への適用を行った。具体的には、代表的な2相共存の電極材料であるLiFePO4について様々な粒子形態、過電圧印可条件下でのかと電流応答を測定し、モデルによる解析を行ったところ、実験結果を再現することができ、モデルが適切に物理現象をモデル化できていることが証明された。また、解析の結果、初期の核発生頻度は過電圧に大きく依存し、過渡電流の振る舞いに大きな影響を及ぼすことが明らかになった。一方、大きな過電圧化においては、速度論効果によるモデルからの逸脱が生じ、更なるモデルの最適化が必要であることが分かった。

  • Research Products

    (5 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Temperature dependent local structure of LiCoO2 nanoparticles determined by Co K-edge X-ray absorption fine structure2013

    • Author(s)
      L. Maugeri
    • Journal Title

      Journal of Power Sources

      Volume: 229 Pages: 272-276

    • DOI

      dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.11.127

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Configuration interaction full-multiplet calculation to analyze the electronic structure of a cyano-bridged coordination polymer electrode2012

    • Author(s)
      難波優輔
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 116 Pages: 24896-24901

    • DOI

      dx.doi.org/10.1021/jp310328q

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High power Na-ion rechargeable battery with single-crystalline Na0.44MnO2 nanowire electrode2012

    • Author(s)
      細野英司
    • Journal Title

      Journal of Power Sources

      Volume: 217 Pages: 43-46

    • DOI

      dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.05.100

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電位制御条件下の二相分離電極反応における初期核発生メカニズム解析

    • Author(s)
      大久保將史
    • Organizer
      電池討論会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県)
  • [Presentation] ナトリウムイオン電池用正極材料P2-Nax(MnyCo1-y)O2の電極特性および電子状態解析

    • Author(s)
      大久保將史
    • Organizer
      電気化学会年会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県)

URL: 

Published: 2014-07-24  

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