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Study on Factors Affecting Reversibility of Anionic Redox Reaction for Rechargeable Battery Applications

可充电电池应用阴离子氧化还原反应可逆性影响因素研究

基本信息

批准号：
21H04698
负责人：
藪内直明
金额：
$ 26.62万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04698/
关键词：
蓄電池固体化学アニオンレドックス

项目摘要

低炭素社会実現へと向けて、高効率でエネルギーの貯蔵が可能となる蓄電池の高性能化・低コスト化が求められている。本研究課題では、蓄電池材料の設計開発指針の革新と新材料の創製を実現するため、従来材料で利用されているカチオン種による電荷補償ではなく、その代わりとしてアニオン種による電荷補償を利用し、さらに、電極ホスト構造の骨格としても従来の高結晶性層状構造から脱却し、三次元の安定な骨格構造と界面濃度の高い準安定相に立脚した材料設計指針の革新を実現する。本年度は岩塩型のMn系材料に着目し、その粒径を制御することで、高容量材料となることを明らかにしている。また、この材料はマンガンのカチオンレッドクスだけではなく、アニオン種の電荷補償により高容量が得られることも明らかにしている。粒子サイズと材料組成の最適化により、寿命に課題のあったアニオンレドックスの安定化向上にも成功しており、今後の研究の展開によりさらなる高容量化・高性能化が期待できる。従来層状構造材料とは異なる、新規材料設計指針の構築により、リチウム・ナトリウムイオンといった正電荷イオンの高密度電荷蓄積と固体中の高速移動を実現する学術的な方法論の確立にもつながることが期待できる。従来の材料設計指針では決して到達不可能な高エネルギー密度、高入出力特性を有する次世代の蓄電池材料の創製は、将来的な再生可能エネルギーに立脚した低炭素エネルギー社会構築の実現につながる研究成果であるといえる。

The low carbon society is developing towards high efficiency and storage. The high performance and low carbon storage of batteries are possible. This research project aims to realize the innovation of design and development of battery materials and the creation of new materials, and to realize the utilization of charge compensation in the field of battery materials. Three-dimensional stable lattice structure and interface concentration of high quasi-stable phase of the foundation of material design guidelines to achieve innovation This year, the Mn series materials of rock type are suitable for controlling the particle size, and the high capacity materials are suitable for controlling the particle size The charge compensation of these materials is high in capacity. The optimization of particle size and material composition, the improvement of stability, the success of future research, and the expectation of high capacity and high performance The new material design guidelines for layered structural materials are expected to be established in the academic methodology for the realization of high density charge accumulation and high speed movement in solids. The goal of material design in the past has been to achieve the impossible, high carbon density and high input power characteristics, and the research results of the next generation of battery materials have been achieved.