| 研究課題/領域番号 |
19H02818
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
馬 廷麗 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (20380545)
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| 研究分担者 |
飯久保 智 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (40414594)
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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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | ナトリウムイオン電池 / ２D電極材料 / 層間制御 / 脱離機構 / 高性能化 / 低コスト化 / 新規材料の合成 / 電池の性能評価 / ２D材料 / 低温合成 / 電極評価 / 性能向上 / メカニズム解析 / 最適化 / 低コスト / 高性能 / 安定性 / ２Ｄ原子層材料 / ナノ空間制御 / ナトリウムイオン二次電池 / Na+の吸蔵・放出過程 / ナノ空間の制御 / 高性能負極材料の開発 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、ナトリウムイオン二次電池（SIBs）は、Naの資源的問題が無く、低コストであるため、大型蓄電デバイスの有力候補となっている。しかし、現在まで報告されたSIBsはNa+の吸蔵・放出が電極材料により制限され、その性能が低くて、実用化は難しい。本研究は優れた導電性、高い耐熱性及び構造の安定性をもつ新規な２Ｄ原子層材料のナノ空間を制御し、高性能のSIBsを創生することが目的である。本提案では、新規な複合炭化物を合成し、独自な方法でエッチングを行う。更に、ナノ空間を制御し、Na+の挿入、脱離機構を解明する。従来のSIBsより高いエネルギー容量及び優れた耐久性をもつナトリウムイオン電池を創生する。
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| 研究成果の概要 |
ナトリウムイオン二次電池（SIBs）は、資源的問題が無く、低コストであるため、大型蓄電デバイスの有力候補となっている。しかし、現在まで報告されたSIBsはNa+の吸蔵・放出及び輸送が電極材料により制限されるため、その性能が低くて、実用化は難しい。本研究はNa+の吸蔵・放出過程を改善できる２D電極材料の合成を行った。また２Ｄ材料のナノ空間を制御し、Na+の挿入、脱離機構を解明した。更に最適化により、高いエネルギー容量及び優れた耐久性をもつ高性能のナトリウムイオン電池を開発した。研究結果から、開発した２D材料はナトリウムイオン電池の有利な候補であることが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究を実施することにより、今まで報告された負極材料より高性能な負極材料が開発できた。またNa+の挿入及び脱離の改善にも成功した。更に電池の充電、充放電サイクル寿命と安定性などについての有用性も確認できた。ナトリウムイオン電池の実用化ができれば、埋蔵量の制約がリチウムイオン二次電池より約3桁に緩和され、環境負荷とコストを大幅に低減できると期待される。またナトリウムイオン二次電池は低コストであるため、大型蓄電デバイスにも使用可能である。
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