| 研究課題/領域番号 |
20H02501
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
谷口 泉 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (00217126)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 噴霧熱分解法 / 正極材料 / 球状ナノ構造粒子 / リチウム二次電池 |
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| 研究実績の概要 |
今年度は、申請者がこれまで行ってきたリン酸コバルトリチウム(LiCoPO4)の研究成果に基づき、空気雰囲気で一段のプロセスで電池特性に優れたLiCoPO4の合成プロセスの検討を行った。具体的には、マイクロ空間を用いたセラミックス微粒子の合成法の一つである噴霧熱分解法を用いて、ガス流量，合成温度、および原料塩を変えるとともに、原料溶液への様々な微粒子分散剤を加えて行った。合成した試料の結晶相の同定、化学構造、粒子の表面および内部構造は、それぞれXRD、XPS、FT-IR、SEM、TEMにより行った。試料の比表面積および細孔径分布は、窒素ガスの吸脱着よりBET法とBJH法によりそれぞれ求めた。さらに、合成した試料を正極活物質として、負極に金属リチウム、電解液としては有機電解液を用い、ハーフセル(コインセル)を作製し、充放電サイクル試験、サイクリックボルタンメトリー測定、交流インピーダンス測定を行った。その結果、原料溶液として硝酸リチウム、硝酸コバルトおよびリン酸二水素アンモニウムを用い、一次粒子の分散剤としてクエン酸とクエン酸二水素アンモニウムを原料溶液に添加することで、130 mAh g-1を越える初期放電容量を得ることができた。これにより，本合成プロセスにより得られたLiCoPO4が全固体リチウムイオン二次電池用の新規高電位正極材料の一つの候補として有望であることを明らかにした。 さらに、今年度は電極‐電解質界面にリチウムイオン導電体膜（緩衝層）を作製するプロセス技術の開発を目的として、溶媒蒸発法によるLiNi 1/3Co1/3Mn1/3O2球状ナノ構造粒子表面へのLiNbO3コーティングも試みた。
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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
これまでの研究成果を基盤として、研究を進めているので、大きな問題は生じていない。
ただ、今後、開発した正極材料を用いて全固体電池を作製および評価する際には、様々な問題が発生することが予想される。
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| 今後の研究の推進方策 |
申請者がこれまで行ってきたリン酸コバルトリチウム(LiCoPO4)の研究成果に基づき、空気雰囲気で一段のプロセスで電池特性に優れたLi2CoP2O7の合成プロセスの検討を行う。具体的には、マイクロ空間を用いたセラミックス微粒子の合成法の一つである噴霧熱分解法を用いて、ガス流量、合成温度、および原料溶液の濃度を変えるとともに、原料溶液への様々な微粒子分散剤を加えることで行う。合成した試料の結晶相の同定、化学構造、粒子の表面および内部構造は、それぞれXRD、XPS、FT-IR、SEM、TEMにより行う。さらに、合成した試料を正極活物質として、負極に金属リチウム、電解液としては有機電解液を用い、ハーフセル(コインセル)を作製し、充放電サイクル試験、サイクリックボルタンメトリー測定、交流インピーダンス測定を行う。これにより，全固体リチウムイオン二次 電池用の新規高電位正極材料の開発を試みる。 また、今年度から開始した電極‐電解質界面にリチウムイオン導電体膜（緩衝層）を作製するプロセス技術の開発を引き続き行う。
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