| 研究課題/領域番号 |
19K05654
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
酒井 剛 宮崎大学, 工学部, 教授 (40284567)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 水酸化ニッケル / 正極材料 / 二次電池 / コバルト / マグネシウム / 充放電特性 / 正極 / ナノ構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ニッケル系二次電池は、発火しないなど安全面で優れており、中小規模での蓄電に適している。太陽光発電などと組み合わせた蓄電設備として活用するには、正極材料である水酸化ニッケル（Ni(OH)2）の急速充放電特性の向上が材料開発の鍵となる。本研究代表者は、層状の結晶構造を有する水酸化ニッケルの高速充放電に適した粒子形態が、層間のプロトンの移動距離が短く、表面反応サイトが多い、アスペクト比（c/a）が大きな六角柱状シリンダー型であることをこれまでの研究から推定しており、シリンダー型水酸化ニッケルのナノ構造体の合成方法を確立し、正極特性、特に急速充放電に適したナノ構造特性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
ニッケル系二次電池の正極材料として用いられるβ型水酸化ニッケルは、結晶構造及びナノレベルの粒子形態を制御することにより、急速充放電時の性能を向上できる可能性がある。本研究では、まず、Mg置換試料の酸化還元反応が円滑に進行することを明らかにし、充放電容量が約10%増加することを明らかにした。さらに、異種元素による置換効果を詳細に検討し、Cu置換系とMn置換系で層状構造の層間距離に対応するピークが２つに分裂する現象を新たに見出し、この層間構造の変化が充放電特性に大きく影響することを明らかにした。さらに、亜鉛Znで置換すると、熱的に安定なα型構造が合成でき容量増加が見込めることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ニッケル系二次電池の正極材料として用いられるβ型水酸化ニッケルは、その構造及び特性を異種元素置換によって制御できることを明らかにしてきた。特に層状構造を有するβ型水酸化ニッケルの層間距離の変化についていくつかの重要な知見を得た。これらの知見は、エネルギーの高効率利用の観点から重要であり、特に、大容量の充放電設備として、メンテナンスフリーで一次エネルギーからの電気を利用することを想定するとその学術的意義と社会的意義は大きいと考えられる。
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