| 研究課題/領域番号 |
20H02501
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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27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
谷口 泉 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (00217126)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
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| キーワード | 噴霧熱分解法 / 球状ナノ構造粒子 / 正極材料 / リチウム二次電池 / 全固体リチウム二次電池 / 高電位正極材料 / ナノ構造界面 / LiNbO3 / コーティング技術 / 全固体リチウムイオン二次電池 / 界面制御 / 噴霧乾燥法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究目的を達成するために、まず、申請者がこれまでに開発してきたリチウム二次電池正極材料の合成技術（噴霧熱分解法）を駆使して、酸化物系高電位正極材料、および硫黄過剰不定比組成の硫化銅系電極材料の合成を行う。さらに、噴霧熱分解法、噴霧乾燥法、さらには申請者が開発した合成技術である流動層滴下熱分解法を用いて、正極材料表面にリチウムイオン導電体薄膜の付与を試みる。
これにより、電極活物質-固体電解質の界面に様々なリチウムイオン導電体膜(緩衝層)を作製する新規薄膜コーティングプロセス技術の確立を目指す。
なお、このような技術開発は、全固体リチウム二次電池の開発・実用化に大きく貢献するものと期待される。
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| 研究成果の概要 |
噴霧熱分解法を用いて、硫黄過剰不定比組成硫化銅(CuSx+1, 0≦x≦1.0)を合成した。また、それらの材料の電気化学測定により、CuS1.58の組成の材料が電気化学特性に優れていることを明らかにした。さらに、この材料をアセチレンブラックと複合化することで、極めて大きな放電容量を示すことを見出した。また、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2球状ナノ構造粒子の合成とその表面へのLiNbO3およびLi2Si2O5のコーティングも試みた。更にその上、原料溶液にクエン酸塩を添加した噴霧熱分解法により球状多孔質LiCoPO4マイクロ粒子の合成が可能であることも明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高エネルギー密度を有する正極材料（CuS1.58）を見出したことは、全固体リチウム二次電池に限らず高エネルギー密度を有する蓄電池の開発にとって重要な成果である。さらに、全固体電池の正極材料として、LiNbO3 やLi2Si2O5をその材料表面にコーティングする際に、良好な接触界面を構築できる多孔質ナノ構造正極材料の新規な合成法を見出した点は学術的にも社会的にも意義のある成果と考えられる。
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