• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実績報告書

Liイオンとの副反応を抑制した多孔性カーボン材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 21K20560
研究機関長崎大学

研究代表者

能登原 展穂  長崎大学, 工学研究科, 助教 (20908595)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
キーワード全固体電池 / 多孔性カーボン / 不可逆容量
研究実績の概要

今年度は新たに作製した高気密セルを用いて,前年度明らかにした含酸素官能基の影響をより詳細に調べた。多孔カーボンを水素気流下で熱処理し,カーボン表面の官能基を水素で終端した。カーボン単体による不可逆容量を評価するために作用極に多孔カーボンのみを用いた全固体電池を用いた。水素終端による不可逆容量抑制効果は約30 mAh/gであった。一方,電極に活物質と固体電解質の混合物を用いた実用に近い系では,約400 mAh/g不可逆容量が抑制された。以上の結果より,炭素表面の酸素含有官能基はカーボン自体の不可逆容量抑制よりも,固体電解質の還元分解抑制に有効であることが分かった。このような炭素構造の制御のみでは不可逆容量を完全に抑制することは困難であることもわかった。そこで,別のアプローチとしてLiのプレドープ法による不可逆容量抑制を検討した。多孔性カーボンとLi金属を乾燥Ar中で機械混合し,カーボンへの固相Liプレドープを行った。Liプレドープにおいても,炭素表面官能基の水素終端処理は有効であり,水素終端処理をしない多孔カーボンではLi金属との混合時に火花が発生するなど,激しく反応し,同時にカーボン表面に酸化物が生成した。水素終端カーボンでは,火花が発生することなく,Liドープが可能であった。TEM,SEM観察より,Liドープ後においても多孔カーボンの多孔構造は維持されており,EELS測定より,カーボン骨格へのLiドープが進行していることを確認した。硫化物系固体電解質を使用した全固体電池において,Liプレドープ多孔カーボンは初回の不可逆容量が大幅に減少し,その後のサイクルにおいても充放電が可能であった。
以上の検討から,多孔カーボンの構造制御により,初回不可逆容量の抑制に成功し,Liプレドープにより不可逆容量をさらに減少させることに成功した。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] The optimized interface engineering of VS2 as cathodes for high performance all-solid-state lithium-ion battery2022

    • 著者名/発表者名
      Wang JianBiao、Okabe Jugo、Komine Yuki、Notohara Hiroo、Urita Koki、Moriguchi Isamu、Wei MingDeng
    • 雑誌名

      Science China Technological Sciences

      巻: 65 ページ: 1859~1866

    • DOI

      10.1007/s11431-022-2036-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of Li-ion battery electrode performance by the assistance of carbon nanopores2022

    • 著者名/発表者名
      能登原 展穂 , 瓜田 幸幾 , 森口 勇
    • 雑誌名

      Acc. Mater. Surf. Res.

      巻: 7 ページ: 128~136

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] SnO2内包CNTの充放電過程のその場TEM観察2022

    • 著者名/発表者名
      能登原 展穂・瓜田 幸幾・森口 勇
    • 学会等名
      第49回炭素材料学会年会
  • [学会発表] 多孔カーボン/酸化物系固体電解質の緻密な界面構築の検討2022

    • 著者名/発表者名
      江口 稜汰, 能登原 展穂, 瓜田 幸幾, 森口 勇
    • 学会等名
      第59回 化学関連支部合同九州大会

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi