2013 Fiscal Year Annual Research Report
カルシウムイオンをキャリアとするポスト・リチウムイオン電池の研究
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24360109
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
櫻井 庸司 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80452217)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 二次電池 / ポスト・リチウムイオン電池 / カルシウムイオン電池 |
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| Research Abstract |
今年度は、年度当初の研究実施計画に従って、カルシウムイオン電池実現に必須な新規電極材料の探索、改良/合成手法検討、電気化学特性評価ならびに単一粒子電気化学特性評価系の構築/基礎評価を行った。
１．電極の改良/合成手法検討：昨年度の研究により、Ca0.45CoO2が充放電可能であることを明らかにした。今年度はその発展研究として、Ca組成を0.5に増やした層構造配列の異なるCa0.5CoO2をイオン交換反応および錯体重合法により合成した。また新たな電極材料候補として、MoO2, MoO3の検討を開始した。一方、新規参照極としてのCa-β”アルミナ薄膜被覆電極を作製すべく、エアロゾルデポジション装置を導入し成膜条件の検討を行ったが、緻密な成膜にはなお条件最適化が必要であることがわかった。
２．各電極材料の電気化学特性基礎評価：上記の２種類の方法で合成したCa0.5CoO2の充放電特性を評価した結果、いずれも充放電可能であることが明らかとなった。両者を比べると、粒径が細かい錯体重合法試料の過電圧が低減していることから、固相内イオン拡散が特性に大きな影響を及ぼしている可能性が示唆された。また、層状MoO3がCa2+イオンの挿入/脱離特性に優れていることがXRD測定により判明した。
３．単一粒子の電気化学特性評価：当初は、合成した電極材料粉末粒子１個の電気化学特性を評価するために顕微鏡下マイクロマニピュレーション電気化学特性評価系の検討から開始したが、顕微鏡下での単一粒子の電気的接触確立が再現性に乏しいことが判明した。そこで新たに、FIB装置内で電極プローブ先端にPtデポジションで単一粒子を固着する「粒子/集電体一体型電極作製法」を考案し、この新規微小電極作製法をLi-ion電池用電極材料（Li4Ti5O12）に適用して、その機能検証実験に成功した。
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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
研究の目的であるカルシウムイオン電池実現に必要な電極それぞれの材料合成・評価が、研究実施計画に従っておおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究により新規電極材料を見出すことができたが、今後は最適粒径決定等条件最適化を図って特性向上を図る必要がある。また、単一粒子特性評価等の実験を通して反応機構を解明しつつ、総合評価を進める予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初購入を予定していた特注電解液が試薬メーカーの事情で入手不可能となり、次年度に購入して検討を行うこととした。
H25年度に入手できなかった電解液は次年度購入できる見通しであり、入手でき次第検討を進める予定である。
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