2021 年度研究成果報告書

価電子帯と伝導帯の直接観測による二次電池電極材料の酸化還元電位の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	19K05414
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分32020:機能物性化学関連
研究機関	国立研究開発法人産業技術総合研究所
研究代表者	朝倉大輔国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80435619)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	リチウムイオン電池 / 電極材料 / 電子状態 / X線分光 / 酸化還元電位
研究成果の概要	放射光X線分光等を駆使して、リチウムイオン電池（LIB）等の二次電池電極材料の電子状態と充放電電位・電極性能との相関の解明に取り組んだ。従来電極材料への適用事例が極めて少ない軟X線発光分光や共鳴光電子分光などを積極的に用いて、電極材料の価電子帯、および伝導帯を元素選択的・電子軌道選択的に明らかにした。価電子帯の上端と伝導帯の下端のエネルギー位置は酸化還元電位に直接関係しており、様々な電極材料についてそのエネルギー位置を系統的に調べることで、新規な高電位正極材料の開発に資する知見を得ることに成功した。
自由記述の分野	電子物性
研究成果の学術的意義や社会的意義	専ら電子物性などの分野で用いられてきた軟X線発光分光や共鳴光電子分光なども駆使して、LIBの電極材料の電子状態を詳しく調べることで、電子論的な観点からの電極性能の解明に成功した。また、固体物理分野と電気化学分野の領域横断的な研究になった点も成果と考えている。社会的意義という点においては、今後の高性能電池の開発に活用できる重要な知見が得られており、応用研究・実用化にも十分に貢献できる内容と言える。