| 研究課題/領域番号 |
21K05241
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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 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
岩間 悦郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90726423)
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| 研究分担者 |
直井 勝彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (70192664)
沖田 尚久 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70846625)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | イオン配列制御 / 高速充放電 / エネルギー高効率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
変動の激しい再生可能エネルギーの高効率回収や、環境発電で発生する微弱電流の高効率利用に繋がる新規蓄電材料の創製を目的としている。ナノ粒子化した電池材料に対し、結晶化度・固溶制御（非結晶化・カチオン無秩序化・欠陥導入・異種金属固溶）行うことで、結晶内の高イオン伝導性と粒子界面における電気伝導性を併せ持つ、安定に高速充放電可能な新規蓄電ナノ複合材料へと転換させる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、特に結晶内・結晶表面の局所化学配列(LCO: Local Chemical Order)や空孔・欠陥、「LCO」近傍の粒界に着目し、これらの量的解析を通して、高出力・高効率・安定な電気化学反応を可能とする新規蓄電材料創製を試みた。Li3VO4やZnSiP2結晶中のイオン配列制御(カチオン配列・欠陥導入)を通して、酸化還元反応の熱力学的エネルギー準位分布を制御することで、より高効率な反応・充放電高速化をを目的としている。これまで合成された無数のイオンインサーション型の電池電極材料群を原型として本手法を適用することで、高性能な新規蓄電材料群へと転換させることが可能となると期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
局所化学配列(LCO)解析・制御に着目した本研究は、リチウムイオン電池負極材料Li3VO4をモデル材料として、X線散乱解析からcation-disorder化したLi3VO4結晶内の秩序配列距離の数値化を試みた点で画期的である。本手法を他のLCO制御材料に適用することで、秩序配列距離の数値比較を行い、材料特性と紐づけすることで新たな解析軸が生まれ、新規材料開発に繋がると期待される。さらに本研究で開発された材料転換手法を、これまで合成された無数のイオンインサーション型の電池電極材料群を原型として適用することで、高性能な新規蓄電材料群へと転換させることが可能となると期待される。
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