| 研究課題/領域番号 |
23K04906
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
西村 真一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 主任研究員 (00549264)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | リチウムイオン電池 / 無機固体化学 / 電池 / ナトリウムイオン電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高電位動作可能な正極材料の研究は、 散発的に見いだされた物質の電池特性評価をしたものが殆どで、高電位材料を設計するための体 系的知見は未だ整備されているとは言い難い。本研究では、既往の固相酸化還元が可能な物質に ついての合成・構造・反応機構解析の知見をもとに固相電気化学反応のさらなる拡張を志向して、Mn, Co, NiのII 価-IV価間の2電子酸化還元を用いた物質の合成およびその特性評価および反応 機構解析を目的とする。これらの物質の合成と解析を通じて固相高電位 2 電子酸化還元反応を可能にする固体化学的知見の確立を本 研究課題の目的とする。
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| 研究実績の概要 |
Tavorite型LiM1/2Ti1/2PO4F, Na3Al2(PO4)2F3 型 Na3MTi(PO4)2F3, KTiOPO4(KTP) 型 KM1/2Ti1/2PO4F (M=Mn,Co,Ni)の合成を試みた。α-Ti2(HPO4)2を出発物質としてプロトンとM2+イオンとのイオン交換を経てMTi(PO4)2前駆体を合成した。この前駆体を種々のアルカリフッ化物と密閉容器中で加熱して目的のフッ化物リン酸塩の合成を試みた。X線回折による評価において、それぞれ目的とする結晶相に類似する生成物はみられたものの、これまでの合成条件では単装化には至らなかった。回折データの精査の結果、目的のフッ化物リン酸塩よりも酸化物リン酸塩に類似したものが生成している可能性が高いことから、Tiを用いた場合には目的とする物質群の合成が困難である可能性が高いという感触を得ている。そこで、TiではなくZr, Sn, Geを用いた物質の合成にシフトするとともに、フッ化物イオンと酸化物イオンが固溶した物質系へも物質の探索範囲を広げることで、本研究の目的に合致する結晶相を高純度かつ高品位で得られるように、引き続き物質合成条件及びその解析を行なっていく。こうやって合成した物質を用いて、混合イオン効果による高電位反応安定化機構を詳細に調べるため、2024年度には合成した物質の詳細な構造解析のため放射光や中性子を使用した物質の構造解析や電気化学特性評価を行っていく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
予備検討で合成できていた結晶相が目的物質とはズレた組成であり、このままの合成経路では目的物質の単離には至らない可能性が高いことが合成最適化の過程からわかってきた。現在は別のイオンの組み合わせて目的の結晶相を合成するととともに、それらの構造や機能の評価を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
予備検討で合成できていた結晶相が目的物質とはズレた組成であり、このままの合成経路では目的物質の単離には至らない可能性が高いことが合成最適化の過程からわかってきた。現在は別のイオンの組み合わせて目的の結晶相を合成するととともに、それらの構造や機能の評価を進めている。
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