2022 年度研究成果報告書

ナトリウム二次電池に対する新たなオペランド量子状態センシング技術の確立

研究課題

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研究課題/領域番号	19K05519
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34020:分析化学関連
研究機関	群馬大学
研究代表者	鈴木宏輔群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (90580506)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード	コンプトン散乱 / 高エネルギーX線 / 電極材料 / 電子状態
研究成果の概要	本研究の目的は、電極材料を対象とした高エネルギー放射光X線コンプトン散乱法による電子状態解析法の高度化と本手法のナトリウム二次電池電極材料Na3Biへの適用である。電子状態解析法の高度化として、リチウム過剰系正極材料LixTi0.4Mn0.4O2(x=0.4, 0.8)にコンプトン散乱法を適用し、本物質に特徴的な非結合の酸素2p軌道の運動量密度分布の可視化に成功した。さらに18650型リチウムイオン電池においてオペランドでリチウム反応分布の可視化に成功した。その後、本手法を金属間化合物Na3Biに適用し、Na量の増加に伴い電子状態が変化することを示唆するコンプトンプロファイルの変化を測定した。
自由記述の分野	放射光計測
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究成果の学術的意義や社会的意義は、高容量な電極材料の設計指針が得られることと、最適な実電池の設計指針が得られることである。本研究により明らかになったリチウム過剰系正極材料の電子状態から、遷移金属の3d軌道の変化、ならびに、酸化還元軌道の分布をディスクリプタとする電極材料設計指針になり得ると考えている。さらに本研究で得られたリチウム反応パターンの最適化により高性能なリチウムイオン実電池の開発が可能になると考えている。