| 研究課題/領域番号 |
19K15682
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
芹澤 信幸 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (60556885)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | EQCM / リチウムイオン電池 / その場測定 / 電極質量変化 / 局所粘性率 / 共振 / 電極作製 / 合剤電極 / 粘性率 / 電気化学 / 二次電池 / 水晶振動子マイクロバランス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
リチウム二次電池の充放電効率向上，劣化機構の解明や高速充放電の実現には充放電に伴う電極質量変化や電極近傍におけるLi+の輸送現象の観測が効果的である．本研究では，ナノグラムオーダーの電極質量変化と電極近傍の濃度勾配を反映した局所的な電解液物性（粘性率と密度）の変化を高感度かつその場（in-situ）観測できる電気化学水晶振動子マイクロバランス法を二次電池の電極反応に適用する．塗布電極の作製やセパレーター存在化での測定を通じて，実電池内部を模擬した環境での二次電池の詳細反応解析を試みる．
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| 研究成果の概要 |
電気化学水晶振動子マイクロバランス（EQCM）を用いて実用電池内部を模擬した環境での二次電池の高感度かつその場（in-situ）詳細反応解析を試みた．電池活物質を含む合剤を水晶振動子電極上に塗布することで，電解液中でも低抵抗で共振する電極を作製する手法を確立した．この電極を用いて，電池充放電反応に伴う電極の微小質量変化および合剤電極内部における電解液の局所的な物性変化のその場定量解析ができた．また，実用電池の内部環境を模擬して電極上にセパレーターが接触した状態でもEQCMを用いたその場反応解析に成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電気化学水晶振動子マイクロバランス（EQCM）を用いた平滑電極上での電極反応解析は従来から行われていたが，本研究では二次電池の活物質を含む多孔性の電極を用いて，電解液の局所物性変化から電極内のリチウムイオン濃度分布を解析できた．さらに，この局所物性変化の寄与を考慮することで反応に伴う電極質量変化を定量的に解析できたことはEQCMを用いた新たな反応解析手法の観点で学術的な意義がある．また，実用電池内部と同様にセパレーターが押下された環境でも反応解析できたことは電池開発の観点で社会的波及効果がある．
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