| 研究課題/領域番号 |
20K05683
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
鈴木 耕太 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40708492)
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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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | リチウム硫黄電池 / 全固体電池 / 固体電解質 / 正極複合体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体電解質材料合成の多様化により，液相法を用いた硫黄正極複合体の作製条件の最適化を高速で行い，高性能な全固体リチウム硫黄電池を実現する．
(i)固体電解質材料合成の多様化による，電解質供給量の増大: Li10GeP2S12系物質群を大量に供給するための基盤技術を確立する．
(ii)様々な複合体作製条件のスクリーニング: 液相法により硫黄/CRと固体電解質を複合化し，細孔内のイオン導電パスを構築し，項目(iii)による評価へと展開する．
(iii) 電池性能評価とフィードバックによる高性能化: 様々な全固体リチウム硫黄電池を作製し，高性能な正極複合体作製条件を見いだす．
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| 研究成果の概要 |
Li10MP2S12(M=Si, Ge, Sn, P)系材料の大量合成を検討し，アルゴン気流下での熱処理により，一回の合成で5 g程度の高品質な結晶相が得られる条件を確立した． Li10GeP2S12材料の溶解析出プロセスを検証し，一般的な電池化プロセスに対応するためには，複数の課題を解決する必要があることを見いだした．硫黄－カーボン－固体電解質からなる正極複合体において，硫黄含有量を増大させた，高エネルギー密度正極を構築した．また，複合体に用いるカーボンや固体電解質の粒子サイズ，さらには種々の添加剤が電池性能へ称える影響も検証し，硫黄活物質の利用率とサイクル特性の向上を達成した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
硫化物系固体電解質の課題となっている，大量合成や液相プロセスへの展開について，基礎的な技術を確立し，その課題も明らかにした．さらに，その先の応用となる全固体型リチウム硫黄電池へと展開し，高エネルギー密度型電池の実現に向けた基礎研究も進めた．複合体作成における様々な制御パラメータが電池性能に与える影響を確認し，今後の開発の方向性を示した．電気自動車用途として最も期待されている硫化物系の固体電解質において，生産技術や品質管理における重要な知見を与えており，社会的意義も大きい．
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