| 研究課題/領域番号 |
15H04251
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
谷口 泉 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (00217126)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 硫化銅 / 噴霧熱分解法 / 正極材料 / リチウム二次電池 / リチウム硫黄二次電池 / ナノ構造体材料 / ナノ複合体材料 |
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| 研究実績の概要 |
まず、噴霧熱分解法とその後の焼成操作により、化学量論組成のCuSが得られる合成条件を探索した。その結果、3％水素を含む窒素雰囲気下で、400℃で噴霧熱分解し、その後、同様の雰囲気で150℃、1時間、焼成することで化学量論組成のCuSが合成できることを明らかにした。また、これを正極活物質として、負極に金属リチウムを用いたハーフセルを作製し、合成した材料のリチウム二次電池特性を評価したところ、0.1Cの充放電速度において、約460 mAh/gの初期放電容量が得られることを明らかにした。しかしながら、約15サイクル後に、充電時に生成する多硫化物の電解液への溶出によると思われるサイクル特性の悪化が明らかとなった。そこで、この問題を解決するために、正極とセパレータの間にカーボンペーパーを挿入したところ、１Cの充放電速度の条件で、200サイクルまで良好なサイクル特性を得ることができた。さらに、様々なカットオフ電位で充放電し、その後、セルを分解し電極の粉末X線回折を測定することで、CuSの電極内での酸化還元反応を解明することも試みた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
研究は、当初の計画通りに進んでおり、今のところ問題となる点は見当たらない。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、非量論組成の硫化銅および硫化鉄の合成を噴霧熱分解法とマイクロ波加熱水熱合成法により行う。合成は、硫酸銅、硫酸鉄およびチオ硫酸ナトリウムを原料塩として用い、原料溶液の組成、濃度、合成温度を変えて行う。合成した試料の結晶相の同定には粉末X線回折により、組成分析はICP発行分析により、化学構造分析にはFT-IRを用いて行う。合成した試料の電極特性は、CR2032コインタイプセルを用いて評価を行う。この際、対極には金属リチウムを用いて、定電流充放電により充放電特性およびサイクル特性を調べる。
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