| 研究課題/領域番号 |
22K05291
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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 | 豊田工業大学 |
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研究代表者 |
原 正則 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40457825)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2024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)
2025年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | Mgイオン二次電池 / VACNT修飾電極 / アルコール触媒化学気相成長 / アノード / 多価イオン二次電池 / ナノカーボン / Mgイオン / 充放電測定 / ラマン分光測定 / 二次電池 / カーボンナノチューブ / 多価イオン / 化学気相成長 / その場測定 / ラマン分光法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では、リチウムイオン二次電池に代わる新奇な二次電池の構築を目的として、多価イオン(Mg2+, Ca2+など)をカチオンに持つ電解質を用いた二次電池用の負極の開発を行う。電極材として、集電体であるCu基板上に、リチウムイオンよりサイズの大きいMg2+やCa2+などの多価イオンをインターカレーションすることが可能な材料として垂直配向CNTを直接成長させた複合電極を作製する。電極特性の評価として充放電測定による容量の測定に加え、in-situラマン分光測定を用いた充放電反応のメカニズムの解明を行い、多価イオン二次電池に適した電極の作製条件を確立する。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、埋蔵量の多い金属イオン、特に電池容量の大きい多価イオンを用いた二次電池のアノードに適用する新規な電極であるーボンナノチューブ(CNT)修飾電極の開発を目的としている。
2022年度は、電池容量の向上のためCNT修飾電極の表面積の向上、つまり集電上に垂直配向させて合成したCNTの成長の向上について研究を行った。垂直配向したCNTの成長量の向上では、アルコール触媒化学気相成長によりCNTの合成を行った場合、触媒に用いるCoの量を制御することで最大で約 5ミクロン程度までCNTの成長量を伸ばせること、さらにAC-CVD後の垂直配向したCNT膜上に再度、Co触媒を担持してCNT合成を行う多段階合成を行うことで、3回の多段階合成により約10ミクロン程度までCNTの成長量が向上することが分かった。また、多段階合成したCNTを用いてLiイオン二次電池のアノードとしての充放電容量の測定を行い、CNTの成長量の向上に伴い容量が向上することを明らかとした。
2023年度は、VACNT修飾電極のMgイオン二次電池(MIB)のアノードの電極としての性能評価のため、Mgイオンを電解質に、Mg金属を対極兼参照極に用いた電池を作製し、アノード電極の電池容量や充放電反応の測定を行った。MIBのアノードとしてVACNT修飾電極を用いた充放電測定では、Mgイオンのアノード上への析出および溶解反応に由来する酸化還元反応の電流が観察され、作製したVACNT修飾電極がMIBのアノードとして作動することが確認された。
2024年度は年度初頭に病気を患い、入院・傷病休職を取ったため、2023年度に実施した実験の再現性確認の実験のみを行った。このため、MIB用新規CNT電極の特性の再現性の確認は出来たものの、新しい結果は得られていない。なお、上記の理由により、2024年度の研究費は全額返金している。
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