|
本研究課題では準安定相試料を原料に用い、結晶構造、結晶子サイズ、結晶粒界をナノスケールで高度に制御したモデル材料を合成し、その充放電反応機構を比較検討することで、ナトリウムイオン電池用の正極材料の相変化に影響する因子の解明実現を目的とした研究を行う。特に、粒界濃度を高密度に上昇させた材料を合成することで、 従来の粒界濃度が低いナトリウムイオン電池用の電極材料と比較して、実際に高容量な物質が得られることが確認された。また、粒界濃度を上昇させることで、従来は存在しないと考えられていたナトリウム系岩塩型構造の試料が得られること、さらに、当該試料が優れた電極特性を示すことを昨年度までに確認されている。本年度は昨年度に得られた知見をベースにさらに発展的な研究を進め、ナトリウム系化合物において高い界面濃度を有するナノサイズの酸化物に加え、酸フッ化物材料の合成にも成功した。また、これらの材料において、従来材料と比較して高電圧化を実現し、高性能な材料となることも確認された。また、チタン系の負極材料において、格子体積変化の少ない材料の発見にも成功した。これらの知見は電池の長寿命化に加え、ナトリウムイオン電池の高エネルギー密度化と実用化、さらに、リチウムイオン電池材料への応用も期待できる。将来的には自然エネルギーに立脚したグリーンエネルギー社会の実現に繋がる、インサーション材料科学の革新を実現する挑戦的な新学術を確立に寄与する研究成果であるといえる。
|
