| 研究課題/領域番号 |
19H02441
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
呉 松竹 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30633573)
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| 研究分担者 |
八代 仁 岩手大学, 理工学部, 教授 (60174497)
日原 岳彦 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60324480)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
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| キーワード | リチウムイオン電池負極材料 / ハイブリッド電析 / アノード酸化 / TiO2-TiN / Sn-SnO2 / MoO2-MoO3-MoN / MoS2 / アノード電析 / LIB負極材料 / LIB負極 / カソード電析 / MoOx-MoS2 / MoO2-MoO3-Mo2N / Sn－MoOx / ハイブリッドめっき / Sn-MoOx |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Tiの酸化と窒化とを同時に実現するスマートアノード酸化により、LIB負極向けの高反応性かつ導電性のナノポーラスTiO2-TiO-TiN複合酸化皮膜をTi板上に形成した後、金属と酸化物を同時に析出させるハイブリッドめっき法を活用して、大容量且つ導電性M-MOx (M = Sn, Mo, Li)複合ナノ粒子をTi系複合酸化皮膜のナノ細孔中に析出させ、TiO2-TiO-TiN/M-MOx複合電極材料を創製し、LIBの安全性向上と高容量化の両立を実現させる。また、アノード酸化における高導電性TiNと高活性TiOの形成およびハイブリッドめっきにおける各種金属の酸化還元反応のメカニズムを解明する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、Tiの酸化と窒化とを同時に実現するスマートアノード酸化により、LIB負極向けの高反応性かつ導電性のナノポーラス TiO2-TiO-TiN複合酸化皮膜をTi板上に形成し、続いて、金属と酸化物を同時に析出させるハイブリッドめっき技術を開発し、大容量且つ導電性 のSn系およびMo系複合ナノ粒子をチタニア皮膜のナノ細孔中に析出させ、TiO2-TiN/M-MOx複合電極材料の創製に成功した。また、電気化学測定により、複合膜の導電性を大幅に改善し、放電容量が5～16倍向上されることが確認された。これにより、LIBの安全性向上と高容量化の両立は実現することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、アノード酸化法でLiイオンとの作動電位が高いナノポーラスTiO2-TiO-TiN複合酸化皮膜をTi板上に形成し、TiO2膜の導電性と化学反応性を改善し、LIB電極材料としての反応効率を大幅に向上させた。また、ハイブリッド電析法を開発し、大容量且つ導電性Sn, Mo, Li系の複合ナノ粒子をその皮膜のナノ細孔中に析出させ、高性能のTiO2-TiN/M-MOx複合電極材料を創製し、世界初めでLIBの安全性とエネルギー密度の両者を同時に向上せた。特にめっきと同時にLiも複合膜に挿入して電極を活性化させることで、高性能化と製造コストの削減もできるほか、新たな学問領域の問題提起にもなる。
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