2014 Fiscal Year Annual Research Report
セラミックス分離型金属-空気電池へのセラミックス・金属材料学アプローチ
| Project/Area Number |
26289235
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
林 克郎 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90397034)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高村 仁 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30250715)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 空気電池 / 元素戦略 / 高速イオン伝導体 / 固体イオニクス / セラミックス / ナノポーラス / ナトリウム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
商用のLiイオン電池のエネルギー密度は、100~200 Wh/kg程度の範囲にあり、これを蓄電池とした電気自動車に、従来のガソリン車と同等の航続距離を持たせるには、現状の3~5倍のエネルギー密度が必要とされる。Liイオン電池では、250 Wh/kgが技術限界として認識されており、目標のエネルギー密度を従来技術の延長線では達成することは困難とされる。そこで、本研究ではLiイオン電地の4倍以上のエネルギー密度を有する革新的二次電池の開発への道筋を得ること目標に、ナシコンやβアルミナ等のNa+イオン高速イオン伝導体セラミックスを鍵材料・鍵部材として用いる新規電池、「ナトリウム-空気電池」を提案・実証することを目的とする。
飛躍的に高いエネルギー密度を有する革新電池の候補として、非水-水溶液混合系(略して水溶液系)ナトリウム-空気電池の原理実証と、その性能向上およびナトリウム系の電池技術に寄与するための高速ナトリウムイオン伝導体の性能向上に関する検討を行った。ナシコンをセラミックス・セパレーターとして用いた水溶液系ナトリウム空気電池の実証セルを構築し、20~30 mA/cm2の最大出力を得て、アルカリ金属空気電池の中でも、現状で良好といえる面積出力を実証した。本電池の空気極ににナノポーラス金(NPG)電極を適用して、本系へのNPG電極の合理性を示し、またセラミックス・セパレータ保護水溶液系電池のロバスト性を示した。また高速ナトリウムイオン伝導体のβアルミナについても、放電プラズマ焼結法を初めて適用することで、結晶配向と緻密化により、非常に優れた電導度を得る事ができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２６年度中に予定していたサブテーマの大部分を達成し、２７年度以降から開始予定の新規物質探索にかかわるサブテーマをを前年度中に開始することができた。一方２６年度中に目途をつける予定であった、一部のサブテーマについては検討を継続できる体制にある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
計画より遅れている部分は、シート成形法を用いたナトリウム―空気電池向け固体電解質膜の形成にかかわる事柄である。現状で詳細な検討・評価をしっかりと行える環境を得る事はできており、引き続き検討を継続してゆく。
|
