2019 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
| Project/Area Number |
18H01427
|
|---|
| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
|---|
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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| 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 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
１．高容量新規電極材料の探索
カルシウムイオン電池用電極材料の更なる高容量化・電流レート特性向上を狙い、多くの材料検討を並行して進めた。具体的には、結晶構造がシアー構造となっていることにより充放電耐性向上が期待できるV6O13に加えて、Ca2+イオンが容易に挿入・脱離可能と考えられるオープンフレームワーク型結晶構造の新規酸化物材料として、組成的にMoリッチなMo2.5+yVO9+δの合成・評価を行った。その結果、いずれの材料もCa2+イオンの挿入・脱離反応が可逆的に進行し、当初目標である150mAh/gを超える約200～250mAh/gの充放電容量を示すことが明らかになった。
また、Ca非含有負極材料との組み合わせも視野に入れて、Ca含有バナジウム酸化物として、β-CaxV2O5およびCaV4O9の合成・評価も行った。β-CaxV2O5およびCaV4O9の結晶構造中に存在するCa2+イオンの初期充電による脱離は困難であったが、いずれの材料もCa2+イオンの挿入・脱離が可能であることがわかった。
２．単一粒子測定技術の高度化検討
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しい電極作製プロセスを確立することを一つの目標に据えている。昨年度の検討で適用可能性が検証された金ナノインクを固着剤として用い、手始めとして集電極上に一個のLi4Ti5O12(LTO)粒子を固定したLTO粒子/集電体一体型電極の単一粒子特性評価を行った。その結果、本手法による改良型電極において、従来型電極と同様な優れた電気化学特性が得られた。この結果を受けて、本手法をマルチ電極に拡張すべく、密閉型マルチ電極評価セルを設計・試作し、粒子固着前のマルチチャンネル電極を用いて同一セル内で2チャンネル同時計測可能であることを明らかにした。
|
| 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電極材料として種々の材料合成・評価を行い、充放電容量が当初目標値を超えるV6O13やMo2.5+yVO9+δ等の有望材料が見出された。また、密閉型マルチ電極評価セルの設計・試作に時間がかかったものの、単一粒子測定技術の高度化も着実に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究により、本研究の当初目標を超える充放電容量を示す新規電極材料を複数見出すことができた。並行して進めた単一粒子測定技術高度化の成果を融合して、最終年度となる次年度には、有望材料の同一セル内マルチ電極加速寿命評価につなげたい。
|
