| 研究課題/領域番号 |
20K05095
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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26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
太田 鳴海 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主幹研究員 (40443171)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 高容量負極 / 全固体電池 / 多孔構造 / 全固体リチウム二次電池 / シリコンナノ粒子 / 多孔シリコン / 高容量Si負極 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電気自動車の一充電当たりの航続距離を延ばす技術として、次世代車載用電池として期待の高い全固体リチウム二次電池用負極の高容量化に取り組みます。Siは現在リチウムイオン二次電池の負極材として用いられている黒鉛の10倍を超す量のリチウムを充放電の際に出し入れ可能な究極の高容量負極材です。ただし、充放電の際に非常に大きな体積変化を起こすために、体積変化の無い黒鉛と異なり、有機電解液を用いたリチウムイオン二次電池ではその利用が制限されてきました。本研究では、多孔構造を持つSi粒子の開発を行い、これらを電極体に用いることで、固体電解質を用いた全固体電池内でのSi負極の安定動作を目指します。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、FIB-SEMによって内包するポアの形態観察、X線回折測定によってSiO2からSiへの変換を確認しながら、多孔SiO2粒子を多孔Si粒子に変換するMg還元処理法を研究室内で確立させ、作製した多孔Si粒子を電極層にし、硫化物固体電解質内にて電気化学特性を計測できるところまで研究が進展した。
今後、同サイズの無孔粒子積層体との比較を通じ、サブμm径多孔粒子を積層した全固体電池用Si負極の電気化学応答を解析し、全固体電池用高容量Si負極の高性能化に引き続き取り組んでいく。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
全固体電池は安全性・出力特性に優れた電池として期待の高い次世代電池である。本研究では本電池の高エネルギー密度化に向けた取り組みとして高容量負極であるSi負極の安定動作に資する技術として多孔化を粒子積層体の粒子に施すことを試みた。多孔SiO2粒子を多孔Si粒子へ変換し、全固体電池に用いた先行例はあるが、基本的に固体電解質との合材層での動作確認のみであり、高エネルギー密度化へ向け活物質であるSiのみで作製した粒子積層体のみで動作確認まで行った点で本研究の成果が持つ意義は大きい。今後さらなる解析により、粒子積層体負極での高容量化が実現することで全固体電池の高エネルギー密度化が期待される。
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