| 研究課題/領域番号 |
20K05688
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
作田 敦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30635321)
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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 | ナトリウムイオン電池 / 全固体電池 / 電極活物質 / 硫化物 / メカノケミカル法 / 熱分解 |
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| 研究実績の概要 |
豊富な資源量を有するナトリウムと硫黄を電極活物質として用いかつ高エネルギー密度が得られるナトリウム－硫黄(NAS)電池は、持続的社会において重要な大型蓄電システムである。NAS電池はすでに実用化しているが、300°Cを超える高温作動が必要であり、溶融状態のナトリウムを用いるために安全面の不安もある。NAS電池を超える次世代電池を開発するためには、常温作動が可能な高容量電極活物質が必要である。
本研究では、全固体ナトリウム二次電池用の金属硫化物系の電極活物質の開発を行った。
新物質の創製（新結晶相探索）として、Ti-Mo-S系、Ni1-xFexS2の新物質を新規に見出した。得られた電極活物質は、電解液を用いた従来のナトリウム電池と硫化物系無機固体電解質を用いた全固体電池の両方で評価を行った。これまでに開発してきたMoS3を中心としたMoSx系やNa2FeS2に加えて、Ti-Mo-S系、Ni1-xFexS2もナトリウムイオン電池用2 V級高容量電極活物質として機能することが分かった。中でも、非晶質MoS6は高容量充放電が可能であり、730 mAh g-1の初期可逆容量が得られた。Ni0.7Fe0.3S2に関しても500 mAh g-1以上の大きな可逆充放電容量が得られた。
上記で開発した電極活物質の充放電機構の解明を行った。分析手法としては、断面SEM観察、XPS測定、ラマン分光分析、XRD測定など多面的な解析を行った。非晶質MoS6においては、硫黄が主な酸化還元種であることがわかった。
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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
順調に新物質を見出しており、その多くが大容量の電極活物質として使用可能であり、本研究開発の目的を計画通りに達成してきている。充放電機構の解明に関しても、確実に成果を上げてきている。引き続き一層の研究の進展に取り組みたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も引き続き、新物質の探索、電極特性の評価、充放電機構の解明に取り組む。これまでの開発品は量産性に欠く試料が多いが、熱分解法や急冷法など量産性に優れた手法の開拓にも取り組み、より実用性に優れた新物質の開発に取り組む。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルス対応のために研究開始時期が遅れ、当初購入予定であった高圧合成容器の購入を次年度に見送った。次年度には早々に発注手続きを進める予定である。
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