リン酸塩系カーボン複合電極材料における高速電極反応の解明と高性能化

• 研究課題/領域番号: 15H06193
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: デバイス関連化学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 木須 一彰 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80755645)
• 研究期間 (年度): 2015-08-28 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: リチウムイオン二次電池 / 高出力エネルギーデバイス / リン酸鉄リチウム / ナノコンポジット

研究成果の概要

高出力密度を有する新規リチウムイオン二次電池の作製に向け、安全性・安定性に優れるリン酸鉄リチウム正極材料に高速充放電特性を与える要因を明らかにし、さらなる高速充放電化を目指した。本研究ではモデル材料として、グラファイト結晶子/非結晶性LFP/結晶性LFPの三層コアシェル構造を有するLFP/カーボン複合体を作製し、LFPの結晶化度が高速充放電特性に与える影響等について検討した。in-situ XAFS・XRD解析、電流休止法を用いた解析から、非結晶性LFPのリチウムイオン拡散係数が結晶性LFPに比べて大幅に向上していることが確認され、これが高速充放電反応の一因であることが明らかとなった。

研究成果

• [国際共同研究] Institut des Materiaux Jean Rouxel/Universite Paul Sabatier Toulouse III(フランス)
• [国際共同研究] University of Toulouse III Paul Sabatier/University of Nantes(France)
• [雑誌論文] Electrochemical kinetics of nanostructure LiFePO4/graphitic carbon electrodes (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Kisu, Etsuro Iwama, Wako Naoi, Patrice Simon, Katsuhiko Naoi
  • 雑誌名: Electrochemistry Communications 巻: 72 ページ: 10-14
  • DOI: 10.1016/j.elecom.2016.08.013
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast charge-discharge characteristics of a nanosized core-shell structured LiFePO4 material for hybrid supercapacitor applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Naoi, Kazuaki Kisu, Etsuro Iwama, Shota Nakashima, Yuki Sakai, Yuki Orikasa, Philippe Leone, Nicolas Dupre, Thierry Brousse, Patrick Rozier, Wako Naoi, Patrice Simon
  • 雑誌名: Energy and Envionmental Science 巻: 9 号: 6 ページ: 2143-2151
  • DOI: 10.1039/c6ee00829a
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced Electrochemical Performance of Ultracentrifugation-Derived nc-Li3VO4/MWCNT Composites for Hybrid Supercapacitors (2016)
  • 著者名/発表者名: Etsuro Iwama, Nozomi Kawabata, Nagare Nishio, Kazuaki Kisu, Junichi Miyamoto, Wako Naoi, Patrick Rozier, Patrice Simon, Katsuhiko Naoi
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 10 号: 5 ページ: 5398-5404
  • DOI: 10.1021/acsnano.6b01617
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Ultrafast Carbon-Nested LiFePO4 Core-Shell Structured Nanomaterial for Hybrid EES (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Kisu, Etsuro Iwama, Yuki Orikasa, Philippe Leone, Nicolas Dupre, Thierry Brousse, Patrick Rozier, Patrice Simon, Wako Naoi and Katsuhiko Naoi
  • 学会等名: 5 th International Symposium on Enhanced Electrochemical Capacitors
  • 発表場所: Jena, Germany
  • 年月日: 2017-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] ハイブリッドキャパシタ用正極材料に向けた ナノLiFePO4/カーボン三層コアシェル複合体の作製と電気化学評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木須一彰, 岩間悦郎, 酒井祐輝, 折笠有基, 直井和子, Thierry Brousse, Patrick Rozier, Patrice Simon, 直井勝彦
  • 学会等名: 電気化学会第84回大会
  • 発表場所: 首都大学東京, 東京, 日本
  • 年月日: 2017-03-25
• [学会発表] Electrochemical Kinetics of Carbon-Nested Ultrafast nano-LiFePO4 for Hybrid EES (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Kisu, Etsuro Iwama, Yuki Sakai, Yuki Orikasa, Philippe Leone, Nicolas Dupre, Thierry Brousse, Patrick Rozier, Patrice Simon, Wako Naoi and Katsuhiko Naoi
  • 学会等名: PRiME 2016/230th ECS Meeting
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrafast Carbon-Nested LiFePO4 Core-Shell Structured Nanomaterial Prepared by Ultracentrifugation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Kisu, Etsuro Iwama, Shota Nakashima, Yuki Sakai, Yuki Orikasa, Philippe Leone, Nicolas Dupre, Thierry Brousse, Patrick Rozier, Patrice Simon, Wako Naoi and Katsuhiko Naoi
  • 学会等名: ICAC2016 5th International Conference on Advanced Capacitors
  • 発表場所: プリンスホテル, 滋賀, 日本
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrafast Carbon-Nested LiFePO4 Core-Shell Structured Nanomaterial Prepared by Ultracentrifugation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Kisu, Etsuro Iwama, Shota Nakashima, Yuki Sakai, Yuki Orikasa, Philippe Leone, Nicolas Dupre, Wako Naoi, Thierry Brousse, Patrick Rozier, Patrice Simon, and Katsuhiko Naoi
  • 学会等名: The 2016 International Conference on Advanced Capacitors
  • 発表場所: 滋賀県大津市におの浜
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会
• [学会発表] Detailed Analysis on Carbon-Nested Ultrafast nano-LiFePO4 Prepared by Ultracentrifugation for Hybrid EES (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Kisu, Etsuro Iwama, Shota Nakashima, Yuki Sakai, Yuki Orikasa, Philippe Leone, Nicolas Dupre, Wako Naoi, Thierry Brousse, Patrick Rozier, Patrice Simon, and Katsuhiko Naoi
  • 学会等名: The 56th Battery Symposium Japan (International Session)
  • 発表場所: 愛知県名古屋市中村区名駅
  • 年月日: 2015-11-11
• [学会発表] Detailed Analysis on Carbon-Nested Ultrafast nano-LiFePO4 Prepared by Means of Ultracetrifugation for Hybrid EES (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Kisu, Etsuro Iwama, Shota Nakashima, Yuki Sakai, Yuki Orikasa, Philippe Leone, Nicolas Dupre, Wako Naoi, Thierry Brousse, Patrick Rozier, Patrice Simon, and Katsuhiko Naoi
  • 学会等名: 66th annual meeting of International Electrochemical Society
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会