リチウムイオンの動態解明に基づいた新規黒鉛材料設計

• 研究課題/領域番号: 24H00381
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分26:材料工学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 齋藤 永宏 名古屋大学, 未来社会創造機構(工), 教授 (00329096)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円); 2024年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
• キーワード: グラファイト / リチウムイオン電池 / ナノ計測 / 動力学

研究開始時の研究の概要

次世代リチウムイオン電池では、繰り返し容量を維持するため黒鉛の表層構造制御が重要である。本課題では、黒鉛をコア、アモルファスカーボンをシェルとするコアシェル構造を作製する。『アモルファス薄膜層と黒鉛との界面を介したリチウムイオンの表面移動ダイナミクスが、リチウムイオンの拡散を支配する』という仮説を提案し、検証する。つまり、リチウムイオンをとりまく空間的・化学的な環境とその変化によって電池性能は制御できる。本研究では、上記界面の「リチウムイオンの表面移動」と「カーボン微細構造・電子密度・自由エネルギー」との関係を、実験、第一原理計算及び多変量解析によって解明し、新規黒鉛の材料設計指針を示す。