ナノ粒子結晶内のイオン配列制御による高速・高効率な電気化学反応の実現

通过控制纳米颗粒晶体内的离子排列实现快速高效的电化学反应

• 批准号: 21K05241
• 负责人: 岩間 悦郎
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05241/
• 关键词: イオン配列制御; 高速充放電; エネルギー高効率

R4年度は、R3年度までcation-disordered LVOの合成手法であったメカノケミカル手法(遊星ボールミル)の代替手法の開発を目的として研究を取り組んだ。R3年度における研究結果(主にXRDおよびX線散乱測定)から、メカノケミカル手法によって得られたcation-ordered LVOの微細構造(中長距離配列の乱れ)が明らかとなった。一方で、このメカノケミカル手法は、原料の固相法による焼成プロセスと，β-LVOを遊星ボールミルで粉砕する，2段階のプロセスを経て合成されるため、大きな消費電力を伴う他，合成時間が合計50時間以上かかり、より簡便な合成手法の合成が望まれる。そこで本年度では、このメカノケミカル手法の代替合成手法の開発に着手し、粉体の構造解析および電気化学測定から、その合成の可否を判断した。検討の結果、リチウム源・バナジウム源を溶解した液相を噴霧乾燥することで、メカノケミカル手法で得られたcation-disordered LVOに類似したXRDパターンを得られることが分かった。また、X線散乱測定からPair Distribution Function (PDF)解析を行い、こちらも同様にメカノケミカル手法で得られた粉体と類似の中長距離配列(12オングストローム以上)の乱れが確認できた。また得られた粉体の充放電試験からも、高出力化および酸化還元ヒステリスの低減といったメカノケミカル手法と同様の変化が確認された。噴霧乾燥による合成手法は，乾燥のみで得られるため、50時間から15分と合成時間が大幅に短縮化する(1/200)ことができる。また、研究室レベルの試算ではあるが、消費電力量も約50kWhから約1kWh以下にまで抑制することができ、目的であったメカノケミカル手法の代替合成手法を確立したと結論付けられた。

In R4 and R3, the synthesis method of cation-disordered LVO was developed for the purpose of research. The results of the research in R3 (main XRD and X-ray scattering measurement) show that the fine structure of the cation-ordered LVO (middle and long distance arrangement) is clearly visible. One way, this method, the solid phase method of raw materials, the sintering process, β-LVO, the free star powder, the two-stage synthesis process, the large consumption of electricity, the synthesis time of more than 50 times in total, and the simple synthesis method are desired. This year, the development of alternative synthesis methods, structural analysis of powders and electrochemical measurements, and the determination of the feasibility of synthesis were started. The results of this study were similar to those obtained by XRD. X-ray Scatter Measurement Pair Distribution Function (PDF) Analysis and Determination of Powder and Similar Medium and Long Distance Arrangement (12 ° or More) It is confirmed that the powder is fully prepared, the high output and the low output of the acid are reduced. Spray drying is a synthetic method, drying time is shortened greatly by 50 minutes and synthesis time is shortened greatly by 1/200 minutes. The test results show that the consumption power is about 50kWh or less, and the replacement method is established.

项目成果

CIRIMAT(フランス)

CIRIMAT（法国）

低誘電率溶媒DMCを用いたハイブリッドキャパシ用 高出力型デュアルカチオン電解液の高耐電圧化

使用低介电常数溶剂DMC提高混合电容器高输出双阳离子电解液的耐压

• 发表时间: 2022
• 作者: 松岡昇吾;近岡優;岩間悦郎，直井和子，直井勝彦
• 通讯作者: 岩間悦郎，直井和子，直井勝彦

Hard Carbon//Li3V2(PO4)3フルセルの Liプレドープ処理による発現容量向上

通过Li预掺杂处理硬碳//Li3V2(PO4)3全电池提高表达能力

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮城莞爾;近岡優;橋本大河;岩間悦郎;直井和子;直井勝彦
• 通讯作者: 直井勝彦

柔粘性イオン結晶の電解質利用によるリチウムイオン電池のサイクル特性向上

使用柔性离子晶体作为电解质改善锂离子电池的循环特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 橋本大河;源関輝人;近岡優;岩間悦郎，直井和子，直井勝彦
• 通讯作者: 岩間悦郎，直井和子，直井勝彦

Co-substitution Strategy for Boosting Rate-Capability of Lithium-Superionic-Conductor (LISICON)-Type Anode Materials in γ-Li3VO4Li4GeO4Li3PO4 Quasi-Ternary-System

提高γ-Li3VO4Li4GeO4Li3PO4准三元体系中锂超离子导体（LISICON）型负极材料倍率性能的共取代策略

• DOI: 10.1149/1945-7111/acaf40
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of The Electrochemical Society
• 影响因子: 3.9
• 作者: Matsumura Keisuke;Iwama Etsuro;Tomochika Yuka;Matsuura Taro;Naoi Wako;Naoi Katsuhiko
• 通讯作者: Naoi Katsuhiko