2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of intercalation mechanism and state of sodium into nanopores in carbon materials
| Project/Area Number |
26870385
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
後藤 和馬 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (20385975)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 固体NMR / 炭素材料 / ナトリウムイオン電池 / リチウムイオン電池 / 黒鉛層間化合物 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ナトリウムイオン電池負極炭素にドープされたナトリウムの吸蔵状態や吸蔵サイトについて固体核磁気共鳴（NMR）を用いて明らかにし、充放電挙動や不可逆容量との関係を解明すること、および各種アルカリ金属が導入された炭素化合物の状態分析から炭素内のグラフェン層とアルカリ金属の相互作用を考察することを目的として実験を進めている。
最終年度である平成28年度は、構造の異なる複数の難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）サンプルを作製し、各サンプルに電気化学的に導入されたナトリウムについて固体23Na NMRにより状態を調べた研究結果をまとめた。ナトリウムおよびリチウムのハードカーボン内での吸蔵モデル、リチウムでは容量（吸蔵量）の得られない1600℃以上の温度で焼成した炭素でもナトリウムでは高容量が得られる理由について説明できるクラスターモデルについて提案した論文を投稿し、アクセプト、出版された。
また、ナトリウムがジグライム重水素化物と黒鉛層間に共挿入された三元系黒鉛層間化合物を溶液法にて作製した。このサンプルの23Naおよび2H固体NMR測定から、アルカリ金属イオンや有機分子の層内での構造および動的挙動を明らかにし、論文として報告した。ジグライム分子は233 K以下の低温では末端のメチル基のみが回転し、分子全体はrigidな状態でNaに配位しているが、室温では中心の酸素原子のみがナトリウムに配位し、分子炭素鎖が黒鉛の炭素面に沿って自由に回転していることがわかった。
以上の研究から、ナトリウムイオン電池負極として利用可能な無定形炭素および黒鉛層間化合物におけるナトリウムの状態を明らかにするという目的を十分に達成することができた。
|
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] A study of quasi-metallic lithium/sodium cluster in negative electrode materials for secondary battery using solid state NMR and DFT calculation2016
Author(s)
Ryohei Morita, Kazuma Gotoh, Mika Fukunishi, Mouad Dahbi, Kei Kubota, Shinichi Komaba, Naoto Nishimura, Takashi Yumura, Kenzo Deguchi, Shinobu Ohki, Tadashi Shimizu and Hiroyuki Ishida
Organizer
Carbon 2016
Place of Presentation
State College, USA
Year and Date
2016-07-13
Int'l Joint Research
-
-
