2017 Fiscal Year Annual Research Report
Research for next generation hybrid capacitor
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25249140
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
直井 勝彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70192664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木須 一彰 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (80755645)
岩間 悦郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90726423)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | キャパシター / ナノ材料 / 新エネルギー / 再生可能エネルギー / 電気自動車 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
負極材料については、H28年度において合成法を確立したバナジン酸リチウム Li3VO4(LVO)多層カーボンナノチューブ(MWCNT)ナノ複合体(LVO粒子サイズ 20-50 nm)の高性能化を目標とした。具体的には、充放電時の電圧ヒステリシスの低減である。in-situ XRDおよびXAFS測定による反応メカニズム解析から、初期充放電においてLVOに一定量のLi(1<x<2 in Li3+xVO4) を挿入すると構造変化を伴い反応形態が変化する事(以下、電気化学活性化と呼称)を明らかとした。この電気化学活性化により、リチウムイオンの拡散係数が10-100倍程度向上する事が分かり、さらに反応電位制御(2.5-0.76 V vs. Li/Li+、LVO当たり200 mAh g-1の容量に相当)と組み合わせる事で、0.5V発生していた電圧ヒステリシスを0.1V以下まで低減する事に成功した。
さらに正極にモノクリニック型リン酸バナジウムリチウムLi3V2(PO4)3(LVP)/MWCNT複合体を、負極にチタン酸リチウムLi4Ti5O12(LTO)電極を使用したハイブリッドキャパシタを構築し、H28年度に引き続き評価を行った。特にLTO//LVPフルセルのサイクル劣化抑制のために、AlPO4等の表面コーティング以外の手法として、LTO負極へのリチウムプレドープを検討した。Liプレドープ有無のLTOを用いたフルセル充放電評価より、プレドープしたLTO負極では、負極界面で電解液分解に起因する堆積物や正極LVPから溶出したバナジウムの析出が抑制されている事を確認した。以上より、ハイブリッドキャパシタ電極材料として、負極LVO/MWCNT，正極LVP/MWCNTを見出す事に成功した。今後はこれら二つの複合材料を組み合わせ、高エネルギー密度化を可能とする新規蓄電デバイスの実用化を目指す。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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