| 研究課題/領域番号 |
20J23239
|
|---|
| 研究種目 |
特別研究員奨励費
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 国内 |
|---|
| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
|
|---|
| 研究機関 | 早稲田大学 |
|---|
研究代表者 |
女部田 勇介 (2020-2021) 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| 特別研究員 |
女部田 勇介 (2022) 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
中途終了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
|
|---|
| キーワード | Zn負極 / Zn電解析出 / 第一原理計算 / Kinetic Monte Carlo法 / kinetic Monte Carlo法 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
再生可能エネルギーの安定供給や電力平準化のための大規模蓄電デバイスとして、Zn負極を用いた二次電池が注目されている。この普及に向けては、Zn負極における異常析出が課題であり、その抑制のため析出機構の解明が必須となっている。本研究では、Zn負極における結晶成長機構を明らかにすることを目的として、異なる階層の計算手法により、原子レベルから結晶レベルまでの解析を可能としたマルチスケールシミュレーションと電気化学測定等の実験を行い、Zn負極における異常析出抑制の指針を示す。
|
| 研究実績の概要 |
再生可能エネルギーや分散型エネルギーシステムの安定的な利用に向け、大規模蓄電池の必要性が高まっている。この普及に向けては、安価でエネルギー密度が高く、水溶液を用いるという安全性の高さからＺｎ負極が注目されている。しかし、この負極上において充電中に発生する平滑でない析出（＝異常析出）による電池性能低下が課題である。本研究ではこのＺｎ負極における異常析出の初期形成機構を明らかにし、その抑制に向けた設計指針の策定を目指した。このような原子・分子レベルからナノスケールまでの析出現象の解析のため、マルチスケールシミュレーション及び電気化学測定等の実験を組み合わせることでアプローチしてきた。また、マルチスケールシミュレーションの結果から、電子状態の解析を進めることで、表面や吸着種の相互作用の観点からもＺｎ電析時の析出について検討した。
また異常析出の抑制に向けては、表面形態に対して影響を与える添加剤の効果を解析し、その作用機構を理解することが、有用な添加剤の設計指針となりうる。従来研究より、カチオン系の添加剤や金属添加剤が異常析出抑制のための添加剤として注目されている。本研究ではこれらの添加剤の作用機構を明らかにするため、Ｚｎ電析実験を行い、さらにシミュレーションも行うことで、Ｚｎ析出成長における作用機構の解析を進めた。これらの添加剤の例として、Ｌｉ＋やＰｂを用いた場合の解析によって、それらの作用機構に関する知見を与えた。
これらの結果を報文2報として発表した。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
