Development of Cathode Materials in Conjugated Pi Electron Systems for Next-Generation Secondary Batteries

• Project/Area Number: 21K14399
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 石井 暁大 東北大学, 工学研究科, 助教 (90898438)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 二次電池 / 正極 / π電子系 / 共役系 / ニトリドボレート

Outline of Research at the Start

本研究は、ガソリン車と競合できる電気自動車に必要なエネルギー密度500 Wh/kg以上の次世代全固体電池のための正極材料の開発を共役π電子系ニトリドボレートに注目して行う。密度汎関数理論に基づく第一原理計算を補助にしながら、窒素を含む化合物を自由度高く合成できる独自のイオンビーム支援パルス レーザー堆積装置で材料合成し、それを用いて全固体Li+二次電池を焼結せずにプレス成形のみで構築する。共役π電子の科学は、有機トランジスタ、有機EL、有機太陽電池など主に有機化学分野で結実してきたが、本研究では無機化学における共役π電子の機能性と理解の萌芽を目指す。