| 研究課題/領域番号 |
20K20975
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
野村 信福 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20263957)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | 二次電池 / 電池 / ゼオライト / 正極 / 負極 / 電解質 / フレームワーク / 液中プラズマ / 固体2次電池 / 正極材 / 負極材 / 2次電池 / リチウムイオン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ゼオライトの骨格構造を有する大容量、高出力、長いサイクル寿命の完全固体型2次電池の開発研究を実施する。正極材は、ゼオライトの骨格構造に遷移金属を組み込んだ結晶構造である。負極材はゼオライト骨格構造を鋳型としてケイ素原子を炭素で置き換えて創製する新素材、多孔質炭素の立体構造体である。電解質には陽イオン交換容量の大きいアルミノケイ酸構造の無機質ゼオライト薄膜を利用する。正極、負極いずれかが、実現できれば、大容量，高出力，長サイクル寿命の2次電池が実現し、３つをゼオライト構造体で構成できれば、結晶性の高い大容量の薄膜2次電池が実現する。
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| 研究成果の概要 |
完全固体型2次電池を実現するために、ゼオライトの骨格構造に着目し、これを電池の基盤材料とする、正極、負極、電解質の開発を実施した。正極材料には多孔質の立体構造を持つSOD(ソーダライト）フレームワーク型のゼオライトを用いた。負極材料には、ゼオライトの立体構造・多孔性を有する炭素材料の合成を目指し有機溶媒中でゼオライトを鋳型として液中プラズマを用いて行った．電解質材料にはGISフレームワークを利用した。一連の研究から、骨格構造の質量比率から計算できる電気容量はFe系で406 Ah /kg、Mn系で1000 Ah/kgを超えることが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
リチウムイオン二次電池を超える電池開発は、あらゆる産業分野の発展に寄与できる究極の研究課題である。本研究では、ゼオライト骨格構造（フレームワーク）の立体構造を有する二次電池の開発を行った。正極、電解質、負極をすべてゼオライトの結晶構造体で構成できると、現在のリチウムイオン電池の３～５倍の理論電池容量を持つ長寿命の電池が実現できる。
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