| 研究課題/領域番号 |
16K05954
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
薄井 洋行 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60423240)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ナトリウムイオン電池 / ルチル型酸化チタン / 不純物ドープ |
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| 研究実績の概要 |
これまで研究代表者は，特異なLi拡散能（c軸異方性）を有し，圧倒的に低コストでもあるルチル型酸化チタン（Rutile TiO2）に着目してきた．その合成にはゾル－ゲル法を用いており，粒子サイズに対する結晶子サイズの割合を高めること，およびNbをドープすることで，実用化された実績を有するLi4Ti5O12負極をしのぐ高速充放電性能を引き出せることを見出してきた．これは，TiO2負極の電子伝導性が向上したことに加え，その粒子の内部にまでLiが容易に拡散できるようになったためと考えられる．他方，このNb-doped TiO2はLIBだけでなくナトリウムイオン電池（NIB）の負極としても良好な性能を示すことを発見している．そこで，本年度の研究では，より高い結晶性の試料を得るために水熱合成法を採用し，調製した試料のNIB負極特性を調べた．その結果，ゾル－ゲル法の場合の３倍以上の結晶子サイズ（結晶性）を有する試料が得られ，特に，反応時間が6 hの場合に最も結晶性が高くなることがわかった．一方，粒子サイズは3 hから6 hにかけて増大し，それ以上の反応時間では変化が見られなかった．反応時間6 hの試料からなる電極が最も良好な性能を示した．反応時間が3 hのときはTiO2へのNbのドープ量が少ないため，6 hの場合の電極に劣る性能を示すことがわかった．他方，反応時間を12 hに延ばした場合においても性能の改善は見られなかった．これは，TiO2の結晶性が低下し，粒子の内部にまでNaが拡散しにくくなったためと考えられる．反応時間6 hで合成した場合の電極は，Nbが充分にドープされ，結晶性と粒子サイズのバランスが最も良かったため，良好な性能を示したものと推察される．
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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
本研究課題の最重要項目である，『TiO2の結晶構造の制御による負極性能の改善』について極めて重要な知見を得ることができたため．この成果を既に論文や学会等で発表している．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究成果をもとにして，さらなる負極性能の向上を目指すとともに，他の試料調製法や不純物元素のドーピングについても検討したい．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
情報収集を予定していた学会等に招待講演として招かれたため，当初予定していた金額よりも少ない旅費で学会出張を行えたため．また，実験を順調に進めることができたことで，試薬費用の節約に成功したため．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度の試薬代や国際学会の旅費等に使用したいと考えている．
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