| 研究課題/領域番号 |
18H03929
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
内本 喜晴 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (50193909)
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| 研究分担者 |
田中 優実 東京理科大学, 工学部工業化学科, 准教授 (00436619)
藤井 達生 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (10222259)
折笠 有基 立命館大学, 生命科学部, 教授 (20589733)
大石 昌嗣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (30593587)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円)
2021年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2020年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2019年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2018年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
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| キーワード | リチウムイオン二次電池 / 電子構造 / 正極活物質 / 高容量正極 / 高エネルギー密度電池 / 高容量 / 蓄電池 / インターカレーション / オペランド解析 / 軟X線吸収分光法 / 電池 / エネルギー / 正極 / 固体材料 |
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| 研究成果の概要 |
リチウムイオンの挿入・脱離時に酸化物イオンの電荷補償が起こるリチウム過剰系酸化物正極材料について、遷移金属カチオンではなく、アニオンの電荷補償に着目し、operando軟X線吸収分光法と高エネルギーX線コンプトン散乱法を用いて、その機構解明を行うことで、アニオン制御による材料の設計指針を確立した。遷移金属カチオンと酸化物イオンとの共有結合性またはイオン結合性のいずれかが極端に強い場合に、酸化物イオンが可逆的に電荷補償に寄与できることを見出した。従来酸化物を中心に研究開発されてきた、リチウム過剰系材料の分野において、酸化物イオンの一部を窒化物イオンに置換することにより高容量が発現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地球温暖化問題を解決するために、電気自動車等が注目され、長い距離を走行可能な電気自動車の開発には、現存する二次電池よりもさらにエネルギー密度の高い二次電池が必要となる。本課題は、高容量を有するリチウムイオン二次電池正極材料として、期待されているリチウム過剰系材料に着目した。主に、放射光を用いたオペランドX線吸収法によりアニオンである酸素が充放電過程における電荷補償に寄与することにより高容量を発現する機構を解明し、それを基に、従来の酸化物ではなく酸素とともに窒素をアニオンとして含む、酸窒化物高容量正極の開発に成功した。
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