2017 Fiscal Year Annual Research Report
A Study on Characterization Method of Secondary Battery Electrodes for Energy Storage Systems by Novel Single Particle Measurement
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15H03963
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
櫻井 庸司 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80452217)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 二次電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．電極特性支配因子解明に向けた単一粒子測定
水熱法で合成した２次元的菱形平板状形態（およそ長径15μm、短径5μm、厚さ3μm）のオリビン型LiFePO4(LFP)においては、そのままの状態では電気化学的な電極材料利用率が5%程度と極めて低かった。このように特性が制限された理由としては、LFPの電子伝導性およびリチウムイオン伝導性の低さが考えられるが、いずれが主たる特性支配因子であるかを明らかにするための因子切り分け実験を行った。具体的には、FIBのカーボン蒸着機能を利用して粒子表面に炭素皮膜形成した粒子と、FIBによって平板粒子の厚さを0.5μmまで切削した粒子を各々作製し、それらの単一粒子測定を行った。その結果、前者による電子伝導性向上効果は限定的であったが、後者によるリチウムイオン拡散パス低減により著しい特性向上が得られた。これらの結果から、LFPにおいてはそのリチウムイオン伝導性が主たる特性支配因子であることが明らかになった。また、これまでの検討で得られたLi4Ti5O12(LTO)負極材料の優れた電流取得特性（レート特性）は、リチウムイオン拡散に有利なサブミクロン一次粒子が凝集した二次粒子形態にあることを、一次粒子径・比表面積の異なる種々のLTO単一粒子特性の比較から明確化した。
２．電極材料の加速寿命評価
LTOの長期サイクル性を検証するために、前年度の予備検討結果を踏まえて、30C（２分で放電または充電が完了する電流レート）での電極加速寿命評価を行った。その結果、LTOは３万回の充放電後もほとんど特性劣化が見られず、極めて優れた長期サイクル性を有していることが分かった。また、次世代型負極材料TiNb2O7の単一粒子特性評価も行い、この材料もLTOと同様にレート特性に優れ、2000サイクル後の容量劣化がほとんどない有望な電極材料であることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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