2018 Fiscal Year Annual Research Report
蓄電システム用ポストリチウムイオン電池開発に向けた新規電極材料探索および迅速評価
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18H01427
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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) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 二次電池 / ポストリチウムイオン電池 / カルシウムイオン電池 / 迅速評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．高容量新規電極材料の探索
V2O5-MoO3系固溶体材料として最初に取組んだV2MoO8については、V2O5とMoO3を等しいモル数で混合し大気中焼成で容易に合成できると考えていたが、混合条件変更や焼成雰囲気調整を行っても単相化するまでには至らなかった。一方α-V2O5のMo固溶域を広げた(V0.75Mo0.25)2O5については、原料を石英管に真空封管して真空雰囲気下焼成することで、単相合成することに成功した。この材料は、挿入時の電解液還元分解副反応により若干クーロン効率は低かったが、予想通りCa2+イオンの挿入・脱離が可能であり、当初目標の150mAh/gを超える165mAh/gの脱離容量を示した。この研究過程で電極特性に及ぼす電解液の影響が大きいことが判明したため、電解液中水分の影響評価やイオンペアなど電解液構造の溶媒・溶質依存性について精査し、今後の電極材料特性評価の高精度化に向けた基礎データを蓄えた。
２．単一粒子測定技術の高度化予備検討
単一粒子測定の研究スピード向上を目指して、本研究では大気圧下で多数の電極材料粒子を各々別々の集電極に容易に固着できる新規電極作製プロセス確立を一つの目標に据えている。今年度はその第１ステップとして、顕微鏡下でマイクロマニピュレーターを操作し、従来用いていた白金よりも電気化学耐性に優れた金ナノインクを固着剤として適用し、集電極上に一個の電極材料粒子を固定して粒子/集電体一体型電極とする検討を進めた。固着剤として選択した金の電気化学耐性は、Ca系電解液中におけるサイクリックボルタンメトリーによって評価を行い、従来の白金に勝る耐性を有していることを実験的に検証した。また、真空吸着ツールを使用した顕微鏡下でのマイクロマニピュレーターによる単一粒子のハンドリングも可能となり、改良型電極による単一粒子特性評価を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
カルシウムイオン電池用新規正極材料として種々の材料合成・評価を行い、Ca非含有酸化物系電極材料として当初目標値を超える165mAh/gの脱離容量を示す(V0.75Mo0.25)2O5を開発した。これに加えて、高容量材料として期待できるCa含有型酸化物系電極材料も見出しつつある。また、単一粒子測定技術の高度化も着実に進んでおり、研究実施計画に従っておおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究により、新規電極材料を複数見出すことができ、また、電極特性に及ぼす電解液の影響も明確になりつつある。今後は、電極材料／電解液の組合せの適正化を図り、並行して行っている単一粒子測定技術開発を更に一段高度化することで、魅力的な電極特性を有する新規電極材料開発を更に進めていきたい。
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