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本研究は、燃料電池ならびに２次電池をセラミックス・金属のハイブリットで創成し、性能のみならず高い耐久性・信頼性を実現することを目指した挑戦的研究である。機能性酸化物材料は耐熱性・耐環境性・耐薬品性・寸法安定性等に優れている一方、脆性特性を有するため構造を全てセラミックスで担持することは極めて困難であると考えられる。また、生成プロセスが全く異なるセラミックスと金属を積層することは多くの困難が予想されることは容易に想像できる。
そこで、本研究ではパウダージェット、コールドスプレー等の高速衝突を利用した方法ならびにPLDやプラズマ溶射等を用いた溶射法によりセラミックス薄膜の成膜を行った。加えて、担持体ならびに電極材となる金属基板にセラミックス薄膜を積層し、金属・ハイブリット電池の創成を試みた。成膜したセラミックス膜や金属基板の微細構造や電池を構成した際の電池性能、サイクル性能等を詳細に評価することで、セラミックス・金属ハイブリット電池の将来性について従来物との比較検討を行った。
特に、本研究では、リチウムイオン電池は作製方法に重点を置き、燃料電池は新たな金属基板の創成に力点を置いた研究を行った。リチウムイオン電池の正極材料はコバルト酸リチウムを用い、金属基板はアルミニウムを対象とした。アルミニウム基板にコールドスプレーやプラズマ溶射で成膜することに成功した。コールドスプレー法により作製した電池の性能は従来法で作製したものに比べて低いが充放電サイクル特性は優れており、長期に安定して使用するためには極めて有用な方法であることが明らかとなった。
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