2020 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
今年度は，高容量および長寿命が結晶構造的に期待できる多くの材料検討を並行して進めた。具体的には，これまでの検討結果から対象材料をバナジウム含有酸化物系酸化物に絞り込み，新たにV3O7, CaV6O16・3H2O, MV3O8 (M = Li, Na, K, NH4) の合成・電気化学特性評価を行った。いずれの材料も，Ca系電解液中においてCa2+イオンの挿入・脱離が可能であったが，それらの中で特にLiV3O8 (LVO) が，本研究の当初目標であった150mAh/gを超える約230mAh/gの大きな充放電容量を示すことが明らかになった。また，充放電過程において電極のex-situ測定を行い，X線回折による結晶構造解析およびEDXによる元素分析結果から，充放電に伴うLVO結晶格子中への可逆的なCa2+イオンの挿入・脱離を確認した。
２．単一粒子測定技術の高度化検討
昨年度の検討で， PEEK板にスパッタ形成したAuパターン上にAuナノインクを滴下し，Li4Ti5O12 (LTO）粒子を付着・焼結して得た電極で，LTOの可逆性の良い電気化学特性を検証することに成功した。今期は，この電極作製プロセスを上記の材料探索で見出したLVO正極材料に適用するにあたり，高電位下でも問題なく充放電可能であるか否かをまず，LiMn2O4 (LMO) およびLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC) 単一粒子を用いてLi系電解液中で予備検討した。その結果，同一セル内で別々の粒子を，相互干渉することなく2チャンネル同時計測可能であることは確認できたが，Auナノインクのみでは充放電中の粒子の膨張・収縮に対応し難いことが判明した。この問題に対しては，固着力の強いポリアクリル酸をAuナノインクに混合することで改善し，LVOのCa系電解液中における充放電特性を測定した。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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