| 研究課題/領域番号 |
18K04949
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
池田 慎吾 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究主任 (60511152)
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| 研究分担者 |
小林 靖之 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究主任 (00416330)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 遷移金属硫化物 / リチウムイオン電池 / 電極 / 電析 / エネルギーデバイス |
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| 研究実績の概要 |
硫化モリブデン薄膜を電析法により成膜する手法を確立し、作製した薄膜をリチウムイオン電池用電極や水素製造用電極などのエネルギーデバイスへ応用するための構造最適化について検討することを目的とし、研究を行った。電析硫化モリブデン皮膜の析出重量、膜厚、組成等に及ぼす電析条件の影響について調べた結果、析出皮膜の組成や構造、膜厚は、電析条件に大きく左右されることなく、安定して同質の薄膜が析出することが分かった。しかしながら、電析温度および支持電解質の種類を変化させた場合において、析出皮膜に比較的大きな影響が及ぼされることを見出した。電析温度を40～70℃まで変化させると、電析温度の増大に伴い、析出皮膜中の硫黄／モリブデン比が3.7から4.5へ増大した。このとき、支持電解質に硫酸リチウムを用いた場合、最も変化が大きかった。また、電析温度の増大に伴い、析出重量が減少する傾向が認められた。標準条件（浴温50℃）において作製した硫化モリブデン皮膜の硫黄／モリブデン比は4.2であり、XRDおよびラマン分光測定の結果から、非晶質構造を有していることがわかった。得られた硫化モリブデン皮膜のリチウムイオン電池正極特性を評価した結果、従来使用されている正極材料（コバルト酸リチウムなど）の容量（約150 mAh/g）を３～４倍程度上回る容量と、優れたサイクル安定性、高速充放電特性を示すことが明らかとなった。これらの特性は、硫化リチウム－硫化リンから成るガラスセラミックス系固体電解質を用いた全固体型リチウム二次電池においても同様の性能を発揮した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
アノード電析法により硫化モリブデン薄膜を成膜する条件を確立し、硫黄／モリブデン比に影響を及ぼす電析パラメータを解明した。さらに、作製した硫化モリブデン薄膜を各種リチウムイオン電池用電極として性能評価することができ、いずれも優れた特性が発揮されることが明らかになったことから、初年度としては概ね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、硫化モリブデン薄膜の電析条件として、第三元素の添加効果について検討し、より大きく構造を変化させる条件の探索に取り組む。また、リチウムイオン電池のみならず、ナトリウムイオン電池や多価金属イオン電池への応用の可能性についても探っていく。さらに、水素発生電極としての性能評価にも着手し、薄膜構造と物性の相関を明らかにしていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初購入予定であった備品（ミリングポット）を購入する必要が無くなったため次年度使用額が発生した。電気化学測定用機器類一式および電気化学測定セルを購入する計画である。
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