2012 Fiscal Year Annual Research Report
非加熱ワンポットプロセスによる二次電池用多孔質複合粒子の直接合成
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24360315
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
内藤 牧男 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40346135)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 浩也 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50346136)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 省エネルギー / セラミックス / リチウムイオン二次電池 / 正極材料 / ナノ粒子 / 複合粒子 |
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| Research Abstract |
ワンポットプロセスによってリチウムイオン二次電池正極材料となる多孔質複合粒子を直接合成できれば、画期的な省エネルギー製造プロセスが実現する。申請者らは、原料粉体界面への圧縮・摩擦作用に基づく局所反応場を利用して、陽イオンを二種類含む複合酸化物ナノ粒子の非加熱合成に成功している。
本研究では、近年注目されている陰イオン骨格がリンと酸素の二種類のイオンから成るリチウム系材料にこの方法を適用し、まずナノ粒子の直接合成を試みる。次に原料粉体へカーボンナノ粒子を添加し、目的物質のナノ粒子合成に加え、多孔質正極材料の構成単位となる多孔質ネットワーク構造複合粒子の形成までをワンポットで実現する製造技術を開発することを目的としている。本年度は、ワンポットによるナノ粒子の非加熱プロセス、並びに多孔質複合粒子の直接合成プロセスを解析するための粉体処理装置の試作を行った。装置としては、原料粉体に作用する機械的作用(圧縮力、せん断力)、さらには処理雰囲気をそれぞれ制御可能な構造を持つ装置を立案し、その試作を行った。次に、この装置を用いて、リチウムイオン二次電池の正極材料として研究の進んでいるリン酸鉄リチウムナノ粒子の合成を試みた。出発原料には、工業的に汎用されている炭酸リチウム粉体、シュウ酸鉄粉体、並びにリン酸二水素アンモニウム粉体を使用した。その結果、処理容器に一定の処理時間毎に粉体を添加して繰り返し処理することにより、外部加熱を施さずに機械的処理を行うだけで、リン酸鉄リチウムナノ粒子を合成することに成功した。以上の結果を基に、ナノ粒子の合成プロセスについて考察を行った。
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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
本年度の計画である実験装置の試作と、それを用いてリン酸鉄リチウムナノ粒子の非加熱合成に成功しており、研究の目的は予定通り進展していると判断されるため、おおむね順調に進展していると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度の成果に基づき、リン酸鉄リチウムナノ粒子の非加熱合成のメカニズムについて解析を行う。さらに合成されたナノ粒子を構成単位とする多孔質複合粒子の作製と、その構造形成メカニズムについて解析を行う。得られた複合粒子からコインセルを作製して、電池特性を評価する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年度は、これまでの研究成果を踏まえて実験検討を行ったため、当初予定していた原料粉体の種類、処理雰囲気などについても十分絞り込んだ条件で合成実験に成功した。そこで、当該助成金が生じたものと思われる。
翌年度は、この助成金も活用して、本研究の中で最も困難と思われる多孔質複合粒子の合成とそのメカニズムの解析に関する研究を進める予定である。
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Research Products
(1 results)
