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2014 年度 実績報告書

高出力・高エネルギー密度型リチウムイオン電池の研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 13F03070
研究機関東北大学

研究代表者

本間 格  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90181560)

研究分担者 TRUONG Quang Duc  東北大学, 多元物質科学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード二次電池 / ナノ結晶 / 正極活物質 / ポリアニオン化合物 / リチウムイオン電池 / 超臨界流体 / 高容量電極 / LiCoPO4
研究実績の概要

平成26年度は画期的なナノ結晶電極材料の合成法である超臨界流体合成法を世界最高レベルまで発展させることに挑戦し次世代リチウム二次電池の有力電極材料と目されている高電位オリビン系活物質LiCoPO4や、さらに高容量特性が期待されているLi2CoSiO4およびLi2CoPO4F正極材料などの革新的電極材料のナノ結晶活物質などの新規電極材料の合成プロセス開発と電極特性評価を行うことが出来た。これらは材料化学分野で国際的一流雑誌に発表され国内外で良好な評価を得るとともに電池開発者に有益な学術情報を提供することが出来た(Chemistry - A European Journal, 20, 16210- 16215(2014); Journal of Materials Chemistry A, 2, 17400-17407(2014); RSC Advances, 4, 27452-27470 (2014); Scientific Reports, 4, 3975 (2014))平成26年度の研究開発では超臨界流体プロセスを用いて高電位オリビン化合物Li2CoPO4のナノ結晶活物質の合成に成功し、電極特性を評価した。これらのコバルト系オリビン電極は5V級の極めて高い正極電位を示す一方、充放電サイクルに従い大きく電極容量を減少させることが判明した。その原因をHAADF―STEM解析を用いて解析した結果、これらのLiCoPO4活物質においては充放電サイクルを行うにつれAntisite Defectsが増加することを見出した(Chemistry of Materials, 26, 2770 - 2773(2014))(ACS Applied Materials and Interfaces, 5, 9926–9932(2013))。このようなAntisite Defectsの形成要因を解明し、それらの抑制機構を見出せば安価安定な化合物である新規材料の二次電池応用が進捗するであろう。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Benzylamine-Directed Growth of Olivine-type LiMPO4 Nanoplates by Supercritical Ethanol Process for Lithium-ion Battery2015

    • 著者名/発表者名
      Quang Duc Truong, Murukanahally Kempaiah Devaraju, Itaru Honma
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 2 ページ: 17400-17407

    • DOI

      10.1039/c4ta03566f

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Relocation of Cobalt Ions in Electrochemically Delithiated LiCoPO4 Cathode Materials2014

    • 著者名/発表者名
      Quang Duc Truong, M. K. Devaraju, Yoshikazu Sasaki, Hiroshi Hyodo, Takaaki Tomai and Itaru Honma
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 26 ページ: 2770 - 2773

    • DOI

      10.1021/cm501452p

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Polytype and stacking fault in Li2CoSiO4 nanocrystals2014

    • 著者名/発表者名
      Quang Duc Truong, Murukanahally Kempaiah Devaraju, Yoshikazu Sasaki, Hiroshi Hyodo, Takaaki Tomai and Itaru Honma
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 49 ページ: 16210- 16215

    • DOI

      10.1002/chem.201403691

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlling the shape of LiCoPO4 nanocrystals by supercritical ethanol process for enhanced lithium storage properties2014

    • 著者名/発表者名
      Quang Duc Truong, M. K. Devaraju, Yoshiyuki Ganbe, Takaaki Tomai, Itaru Honma
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 ページ: 3975

    • DOI

      10.1038/srep03975

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural Analysis and Electrochemical Performance of Li2CoPO4F Cathode Materials2014

    • 著者名/発表者名
      Quang Duc Truong, Murukanahally K. Devaraju, Yoshiyuki Ganbe, Takaaki Tomai, Itaru Honma
    • 雑誌名

      Eletrochimica Acta

      巻: 127 ページ: 245-251

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2014.02.026

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Supercritical Fluid Processing of Electrode Nanocrystals and Their electrochemical Performance2014

    • 著者名/発表者名
      Q. D. Truong, M. K. Devaraju, I. Honma
    • 学会等名
      7th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology
    • 発表場所
      Ha Long, Vietnam
    • 年月日
      2014-11-21 – 2014-11-22
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural Analysis of LiCoPO4 and LiCoSiO4 using STEM and their Electrochemical Performance2014

    • 著者名/発表者名
      Q. D. Truong, M. K. Devaraju, H. Hyodo, T. Tomai, I. Honma
    • 学会等名
      第55回電池討論会
    • 発表場所
      国立京都国際会館、京都
    • 年月日
      2014-11-19 – 2014-11-21
  • [学会発表] Supercritical Fluid Synthesis of Olivine-type Nanocrystals and Their Cathode Performance2014

    • 著者名/発表者名
      Q. D. Truong, M. K. Devaraju and I. Honma
    • 学会等名
      化学工学会第46回秋季大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス、福岡
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
  • [学会発表] Study on Antisite Defects in LiCoPO4 Cathode Materials and Their Change in the Charge/Discharge Cycle2014

    • 著者名/発表者名
      Q. D. Truong, M. K. Devaraju, I. Honma
    • 学会等名
      The 17th International Meeting on Lithium Batteries (IMLB2014)
    • 発表場所
      Como, Italy
    • 年月日
      2014-06-10 – 2014-06-14

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公開日: 2016-06-01  

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