| 研究課題/領域番号 |
19H00882
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
直井 勝彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 理事 (70192664)
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| 研究分担者 |
岩間 悦郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90726423)
沖田 尚久 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70846625)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | キャパシタ / 省エネルギー / 再生可能エネルギー |
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| 研究実績の概要 |
昨年度(H31年度)における研究より、β-LVO粉末に対し遊星ボールミルの使用によるメカニカルミリング処理を行うことで、電気化学処理等の煩雑な工程を経ずに、活性化LVO粉末を直接合成可能であることを見出した。一方で、将来的な材料合成の大型化を見据え、より簡略な合成手法を模索していく必要があった。そこでR2年度では、活性化LVOの類似構造化合物に着手した。特にメカニカルミリング処理後のLVOのV5+配位状態に着目し、高温安定相であるγ-LVOが類似の配位構造を持つと推定した。さらに高温安定相を常温安定化させる手段としてLVOへのSi固溶を選択し、Si固溶型LVOを簡易な固相合成により合成し、その基礎的電気化学評価を行った。様々なSi濃度(Si=0-40 at.%)で合成したLi3+xV1-xSixO4 (LVSiO: x=0-0.4, x=0のときがβ-LVO)の電気化学評価より、1.0V vs. Li/Li+において明確なプラトーを示すβ-LVOの充放電カーブに対し、Siを固溶した系では形状が変化し、活性化LVOと同様にスロープ形状を取っていることが確認された。一方で、Siの固溶量増加に対し、Vの量は減少するため、これに比例して発現容量は減少する結果となった。しかしながら、含有V量から算出した理論容量の発現率は93-95%となり、測定した全てのSi濃度域で良好な値を示す結果となった。Siを固溶させたいずれのサンプルにおいて、入出力特性ともにβ-LVOよりも優れた容量維持率を示すことがわかり、特に、充放電カーブのスロープ形状、発現容量、高入出力特性の３点を兼ね備えたSi=20 at.%は、メカニカルミリング処理後のLVOと比べ遜色ない電気化学特性を示した。以上より、活性化LVOの類似化合物の容易な合成手法(固相法)の確立したと言える。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
目的化合物(活性化LVO)を代替可能な電気化学特性をもつ類似化合物(LVSiO)の合成と、これまで以上に簡便な合成手法(固相合成)に成功したことから、おおむね計画通り順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究実績の概要で示したように、Si固溶型LVO(LVSiO)の合成・評価により、LVSiOがメカニカル活性化LVOを代替可能であること、またこれにより将来的な材料合成の大型化の可能性が開けたという点で、大きな進展があった。 今後はキャパシタ材料としての実用性評価として、本材料の充放電サイクル安定性・保存特性といった、安定性の評価を行っていく方針である。また、LVSiO充放電メカニズムも解析をすすめる予定である。また、もうひとつのキャパシタ負極材料候補であるカチオン欠陥型材料Y2Ti2O5S2についても、引き続きキャパシタ特性評価・サイクル安定性評価と合わせて評価を進めていく予定である。
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