４ボルト級ナトリウムイオン電池を実現する層状マンガン系酸化物の研究
| Project/Area Number | 16H04225 |
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Device related chemistry
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
駒場 慎一 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (20302052)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Granted(Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥16,640,000 (Direct Cost : ¥12,800,000、Indirect Cost : ¥3,840,000)
Fiscal Year 2017 : ¥5,590,000 (Direct Cost : ¥4,300,000、Indirect Cost : ¥1,290,000)
Fiscal Year 2016 : ¥6,240,000 (Direct Cost : ¥4,800,000、Indirect Cost : ¥1,440,000)
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| Keywords | 蓄電池 / 電気化学 / ナトリムイオン電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナトリウムイオン電池用層状酸化物としてP2型に着目した検討を行った．合成条件について詳しく調査したところ，非化学量論性のことなる二つの結晶多形を単相で合成することにはじめて成功した．そこで，さらにその結晶構造と電気化学特性の違いについて調査を行った．
化学量論性が異なっていることは，組成分析や放射光X線回折，電子顕微鏡や電子回折から立証し，結晶構造の違いが三価のマンガンイオンに起因するヤーン・テラー歪みの違いに起因することを突き止めた．すなわち，P2型層状酸化物には六方晶と直方晶の二つの多形が存在する．二つの多形について電気化学特性を調査したところ，電池としての作動電圧や可逆容量に違いがあることを明確に示した．
特に，ナトリウムの脱挿入反応時に，結晶構造がどのように変化するのかをオペランドX線回折法によって調査，格子定数変化，および結晶構造相転移および超構造の生成について明らかにした．さらに４ボルト作動を目指してマンガンおよびニッケルを含むP2型層状酸化物の検討も進めている．
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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
層状マンガン系酸化物の結晶多形について，これまで報告例のない単一相合成を達成したことで，電池特性および結晶構造に関する成果が当初の想定を超える成果が得られた．一方で，電池への応用を考えると，エネルギー密度や充放電寿命については，引き続き特性上向上を目指した検討が必要である．以上の状況から，おおむね順調な進捗状況と判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
蓄電池用活物質の材料研究は，材料合成の検討，電池特性の評価，さらに材料の物性評価など多岐にわたる検討に長い時間を要する．今後はすでに確立した材料合成法を基に，電圧および可逆容量を考慮した電池特性の評価をすすめ，電池への応用研究として価値の高い成果を目指す．それと同時に，材料化学および物性物理からの学術的な材料評価を進めつつ，電池特性と材料物性の関係にも着目しながら，研究を推進したい．
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Report
(1results)
Research Products
(6results)
