| 研究課題/領域番号 |
20K05094
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 群馬工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
太田 道也 群馬工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (40168951)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 高分子小球体 / 膨潤多孔質炭素 / 有機半金属化合物 / 金属ナノ粒子 / 急速熱分解 / 放電容量 / 半金属系ナノ粒子／多孔質炭素小球体負極材料 / 負極電極 |
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| 研究成果の概要 |
膨潤多孔質炭素に吸着したB、Si、Al系有機金属化合物の急速熱分解によって金属ナノ粒子担持多孔質炭素の調製を検討した。ジクロロジフェニルシランから調製したSi粒子は直径が100 nm未満で表面にSi-O結合が認められた。調製後に熱分解炭素を被覆すると、8 wt%のSi含有試料で初回放電容量が210 mAh/gを示し、その後の放電容量の低下は抑制された。Bの含有は確認されたが粒子の確認は困難であった。Al粒子はナノからミクロンサイズの粒子が炭素粒子表面に観察され、Al-O結合の生成も認められた。本研究によって熱分解炭素で被覆をしたSiナノ粒子担持多孔質炭素が負極材として適しているとの成果を得た。
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| 自由記述の分野 |
工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
１）学術的意義：従来のケイ素(Si)含有負極電極では炭素粉末とSiナノ粒子(SiNP)との混合物を使用して放電容量を高くする方法が多かったが、NPサイズのバラツキと表面の酸化被膜の形成が課題であった。本研究では膨潤多孔質炭素の細孔内でSiNPを調製したのち熱分解炭素被覆を行ったことでバラツキ・炭素との密着性・酸化が抑制され、特性低下の抑制が期待される。
２）社会的意義：従来の黒鉛系負極では最大放電容量が372mAh/gと限界にあるが、リチウム合金を形成するSiNPを内包することで容量と安定性が改善され、急速充電が可能な大型蓄電池としての期待が高まる。
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