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大型二次電池正極用フッ化鉄・酸化フッ化鉄系材料の中温作動による高性能化

Research Project

Project/Area Number 17J09968
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

田和 慎也  京都大学, エネルギー科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords二次電池 / 正極 / フッ化鉄 / イオン液体 / コンバージョン
Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き、リチウム二次電池の正極材料としてFeF3の性能向上を期待して90℃のイオン液体中における充放電挙動を調べた。
90℃のイオン液体中において作動させることで確認された過電圧の低減について詳細に調べるため、過電圧の緩和挙動を測定した。その結果、特にリチウムイオンの濃度分極による過電圧が低減されていることが確認された。また、充放電の反応機構を詳細に調べた。初回放電時には、FeF3とLiFe2F6の二相共存反応が進行している挙動を確認し、このLiFe2F6の生成ギブズエネルギーを決定した。充放電中の平衡電位と熱力学計算とを比較した結果と合わせて、室温の有機電解液中とは異なる新たな充放電機構を提案した。
また、ナトリウム二次電池の正極材料としてNaFeF3の90℃のイオン液体中における充放電挙動を調べた。
室温での充放電と比較して、90℃のイオン液体中における充放電によって過電圧が低減され理論容量に近い可逆容量が得られたほか、可逆容量のサイクル劣化が室温における場合より低減され、中温作動による性能向上が確認された。充放電曲線において電圧の平坦部が確認され中間相としてNaFe2F6の生成が示唆されたため、充放電中の平衡電位や電極の結晶構造の変化を分析し、その充放電機構について調べた。その結果、初回放電後のFeF3について室温の安定相とは異なる結晶構造に帰属できるXRDパターンが確認された。また、その後に放電させた電極では充放電前と同様の結晶構造に戻ることも確認された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2018 2017

All Presentation (4 results)

  • [Presentation] 中音域における知リウム二次電池用フッ化鉄系材料の充放電機構2018

    • Author(s)
      田和慎也、松本一彦、萩原理加
    • Organizer
      電気化学会第85回大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] FeF3正極の中温イオン液体中における充放電挙動2017

    • Author(s)
      田和慎也、松本一彦、萩原理加
    • Organizer
      化学電池材料研究会第19回ミーティング
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 中温イオン液体中におけるフッ化鉄(III)正極の充放電挙動2017

    • Author(s)
      田和慎也、松本一彦、萩原理加
    • Organizer
      第40回フッ素化学討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] フッ化鉄(III)聖正極のイオン液体中における中温作動2017

    • Author(s)
      田和慎也、松本一彦、萩原理加
    • Organizer
      第58回電池討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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