| 研究課題/領域番号 |
20H02854
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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 | 一般財団法人電力中央研究所 |
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研究代表者 |
小林 剛 一般財団法人電力中央研究所, エネルギートランスフォーメーション研究本部, 上席研究員 (00637994)
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| 研究分担者 |
大渕 博宣 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 産業利用・産学連携推進室, 技術員 (40312996)
大沼 敏治 一般財団法人電力中央研究所, エネルギートランスフォーメーション研究本部, 上席研究員 (50371290)
本間 徹生 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 産業利用・産学連携推進室, 主幹研究員 (50443560)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020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 / 混合正極 / スピネル構造 / 層状構造 / LiMn2O4 / LiNi0.8Co0.2O2 / 充放電サイクル / 電池劣化 / XAFS測定 / XRD測定 / スピネル酸化物 / 層状酸化物 / 充放電試験 / 界面反応 / X線吸収微細構造測定 / X線回折測定 / 第一原理計算 / 無機固体化学 / マンガン溶出 / 劣化機構 / 固体化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
市販リチウム電池の正極には、二種類の酸化物正極（LiMn2O4(LMO)と層状酸化物LiMO2(M=Ni,Co,Mnなど））が利用され、層状酸化物の混合によりLMOの充放電サイクル特性が改善している。この混合効果はLMOからMnイオンの溶出抑制である。しかし、Mnイオン溶出の抑制機構は未だ解明されていない。そこで本研究では、二つの酸化物正極の二相界面（固固界面または電解液を介した固液界面）におけるイオン拡散に着目し、この未解決の反応機構を解明することを目的とした。この反応機構の解明から、正極材料の新しい開発指針の探求につなげ、学術的アプローチから産業技術の革新につなげていく。
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| 研究成果の概要 |
充放電を繰り返すことで混合正極における正極材料が相互作用するか調べた。スピネル構造を有するLiMn2O4（LMO）と層状構造を有するLiNi0.8Co0.2O2（LNC)で構成された混合正極およびLMO、LNC単体での充放電試験をそれぞれ行った。LMOおよびLNCの容量低下の割合は、LMOとLNCで構成された混合正極より低かった。劣化した混合正極を調べた結果、LNCの結晶構造の一部が変化していることが示唆され、LMOとLNCの間で、充放電サイクル試験により相互作用が起きていることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
混合正極を構成する正極材料の間で相互作用があり、それが充放電性能へ影響することを見出した。混合正極はリチウムイオン電池の正極として頻繁に利用されているため、混合正極の充放電挙動を明らかにできたことは今後のリチウムイオン電池の性能改善に寄与できると考えられる。
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