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全固体型二次電池の活物質/固体電解質バイコンティニュアス構造の創製

研究課題

研究課題/領域番号 19017016
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関長崎大学

研究代表者

山田 博俊  長崎大学, 工学部, 准教授 (10359961)

研究分担者 森口 勇  長崎大学, 工学部, 教授 (40210158)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
2008年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2007年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード固体電解質 / 全固体型電池 / 電極界面 / 空間電荷層 / 結晶歪み
研究概要

全固体型二次電池の電極活物質/固体電解質界面を制御・構築ならびに界面近傍における結晶構造の変化及びイオン伝導機構を解明することを目的とし、リチウムイオン伝導体を対象とする研究を行った。本年度は以下に示す項目を遂行した。
(1) 固体電解質ナノ微粒子作製
リチウムイオン伝導体Li_2siO_3を遊星型ボールミルにより粉砕し、Li_2siO_3ナノ微粒子を得た。粉砕条件を変えて、結晶構造、粒径及び不純物混入量変化を調べた。
(2) 活物質/電解質ナノ複合体の作製及びイオン導電挙動に関する研究
(1) で作製したLi_2SiO_3ナノ微粒子に、活物質であるTiO_2, Li_xTiO_2, FePO_4ナノ粒子を混合することにより層、複合体を作製した。それぞれの複合体に対して、結晶構造変化及びイオン導電挙動の変化を調べた。その結果、Li_2siO_3-TiO_2系ではイオン導電率は上昇するが、Li_2siO_3-Li_xTiO_2系では導電率は低下することを明らかにした。この挙動の違いは、固体電解質-活物質問のリチウムイオンの化学ポテンシャル差による界面層の形成の違いによると考えられた。またLi_2SiO_3-FePO_4系では、Li_2SiO_3の格子膨張を伴う、イオン導電率の上昇と活性化エネルギーの低下が確認された。これはFePO_4におけるリチウムイオンの化学ポテンシャルが、より低いことから、強くリチウムイオンを引き寄せ、Li_2SiO_3中に高濃度の空孔を誘起したためと考えられた。
以上の研究より、固体電解質/電極活物質界面では、イオンの化学ポテンシャル差により組成の変化が生じ、イオン伝導挙動が変化することを見出した。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Effects of surface acidity and pore size of mesoporous alumina on degree of loading and controlled release of ibuprofen2009

    • 著者名/発表者名
      S. K. Das
    • 雑誌名

      Microporous Mesoporous Mater 118

      ページ: 267-272

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Colloidal Crystal-Derived Nanoporous Electrode Materials of Cut SWNT s-Assembly and Ti0_2/SWNTs Nanocomposite2008

    • 著者名/発表者名
      I. Moriguchi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B 112

      ページ: 14560-14565

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electric Double Layer Capacitance on Hierarchical Porous Carbons in an Organic Electrolyte2008

    • 著者名/発表者名
      Hirotoshi Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources 175

      ページ: 651-656

    • NAID

      120006983896

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Power Battery Electrodes Using Nanoporous V_2O_5/Carbon Composites2007

    • 著者名/発表者名
      Hirotoshi Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C 111

      ページ: 8397-8402

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rate Capability of Lithium Intercalation into Nano-porous Graphitized Carbons

    • 著者名/発表者名
      Hirotoshi Yamada
    • 雑誌名

      Solid State Ionics (in press)

    • NAID

      120006981102

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] リチウムイオン伝導性固体電解質/電極活物質界面における構造とイオン伝導2008

    • 著者名/発表者名
      猿渡勇
    • 学会等名
      2008年日本化学会西日本大会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2008-11-16
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Local structure of high Ag ion conductors loaded in nanopores2008

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      PRiME 2008
    • 発表場所
      ホノルル(アメリカ)
    • 年月日
      2008-10-15
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ナノ多孔性V_2O_5/Cナノ複合体の作製と高速Liインターカレーション特性2007

    • 著者名/発表者名
      山田 博俊
    • 学会等名
      第33回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2007-12-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 多孔性LiMPO_4/C(M=Fe,Mn)複合体電極の合成と高出力特性2007

    • 著者名/発表者名
      山田 博俊
    • 学会等名
      第48回電池討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2007-11-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ナノ多孔性リチウムイオン伝導体の創製2007

    • 著者名/発表者名
      猿渡 勇
    • 学会等名
      2007年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and lithium insertion properties of nano-porous graphitized carbons2007

    • 著者名/発表者名
      Hirotoshi Yamada
    • 学会等名
      16th International Conference on Solid State Ionics
    • 発表場所
      上海
    • 年月日
      2007-07-04
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] High Electrochemical Double Layer Capacitance of Ordered Porous Carbons with Meso-/Macropores and Micropores2007

    • 著者名/発表者名
      Hirotoshi Yamada
    • 学会等名
      2007 International Conference on Advanced Capacitors
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2007-05-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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