| 研究課題/領域番号 |
21K05258
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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 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
石井 陽祐 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80752914)
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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 | 高圧力 / 電気化学 / リチウムイオン電池 / 電解液 / 電析反応 / ダイヤモンドアンビルセル / 電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「圧力」は温度ととともに熱力学を支配する重要なパラメータですが、蓄電池反応に与える圧力の効果については、実はほとんど明らかになっていません。電池開発では、特殊環境を対象とした基礎研究があまり注目されてこなかったからです。本研究では、最大3GPaまでの圧力下で電池測定を行うための新たな装置を開発し、電池反応に対して、圧力がどのように、どの程度の影響を与えるのか調査します。本研究は、超高圧という特殊環境下で使用するための先端蓄電池としてだけではなく、将来的に、全固体電池の開発・改良にも役立てられることが期待できます。
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| 研究成果の概要 |
リチウムイオン電池反応におよぼす圧力の影響を明らかにすることを目的として、大気圧～400 MPaの圧力範囲で電気化学測定を行うための実験技術開発を実施した。この装置を用いて、リチウムイオン電池の正極材料として使われるLiMnO4の充放電実験を行ったところ、100 MPaの静水圧環境下では、大気圧（0.1 MPa）環境下に比べてマンガンイオンの電解液（1 mol/L LiPF6/EC+DEC）への溶け出しが抑制され、サイクル特性が向上することが明らかになった。圧力印加に伴う電解液の誘電率変化等に起因すると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
圧力は温度ととともに熱力学を支配する重要なパラメータであるが、電気化学反応に与える圧力の効果については、現状ではほとんど明らかになっていない。電気化学は蓄電・発電・センサーなど、実用デバイスの開発との結びつきが強い学問であり、特殊環境下における基礎研究があまり注目されてこなかったからである。しかし、近年開発が活発化している全固体電池においては、電池内の電極活物質や固体電解質の粒子間において、数百メガパスカルを超える超高圧力が発生している可能性も指摘され始めており、本研究で開発した高圧力下での電気化学測定技術は全固体電池の特性向上に役立てられる可能性がある。
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