| 研究課題/領域番号 |
21K05251
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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 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
斉藤 誠 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (50736288)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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 | 二次電池 / フッ化物イオン電池 / フッ化物イオン / 有機金属錯体 / インターカレーション反応 / インターカレーション / 正極活物質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プルシアンブルー類縁体に代表されるシアノ架橋金属錯体が二次電池などの正極材料として検討されているが、その多くはリチウムやカリウムなどカチオンのインターカレーション反応を利用したものである。本研究ではフッ化物イオンなどのアニオンのインターカレーション反応を用いて新たな二次電池用活物質を創製する。イオン半径の大きなアニオンをインターカレーションさせるため、イオン挿入サイトのサイズ制御などに取り組む。
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| 研究成果の概要 |
シアノ架橋モリブデン錯体へのアニオン挿入脱離反応、および、これを用いた電池系について研究を行った。挿入脱離するアニオンについて種々のアニオンを検討したところ、比較的小さなフッ化物イオンでは挿入脱離反応は確認されたが、塩化物イオンや硫酸イオンなどの大きなアニオンの挿入脱離反応は起こらなかった。また、アニオンの挿入脱離サイトを小さくしたところ、アニオン挿入脱離サイトの大きさも重要なファクターであることが分かった。
この化合物を正極に、亜鉛金属を負極にそれぞれ用いて電池を試作したところ、充電電圧2.0V、放電電圧1.85V程度の電池を試作することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電気自動車、電力貯蔵など蓄電池の用途が拡大していく中、元素戦略に着目した電池系の開発は学術面のみならず、エネルギー安全保障上も重要な課題である。本研究で着目したフッ化物イオン電池に用いるフッ素は、現在主流のリチウムの約10倍の埋蔵量を有している。また、水系電解液を用いた蓄電池を構築できることから安全性の向上も期待される。
学術面においては、従来、カチオンの挿入脱離反応が報告されている材料に対して、アニオン（フッ化物イオン）が可逆的に挿入脱離することを示した。
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