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High-pressure synthesis of novel iron-containing fluorides /oxyfluorides as electrode materials for energy storage

高压合成新型含铁氟化物/氟氧化物作为储能电极材料

基本信息

批准号：
21F21727
负责人：
稲熊宜之
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Gakushuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

フッ素を含む遷移金属化合物はフッ素の高い電気陰性度に起因した高電位・高エネルギー密度を実現する二次電池の活物質として期待されている。一方、合成の困難さゆえにそれほど多くの化合物については検討されておらず、その可能性がまだ十分に明らかにされていない。そこで、本研究では高圧合成法を用いて鉄をはじめ遷移金属を含む新規遷移金属フッ化物および酸フッ化物の合成を行い、リチウムおよびナトリウム二次電池の活物質としての応用の可能性を明らかにすることを目的とした。令和3年度の研究の中で、LiFe2F6をはじめAMM'F6 の組成をもつ複合フッ化物の新規相の合成に成功し、LiFe2F6において良好な電気化学特性を示すことを明らかにした。令和4年度はA3MF6組成の遷移金属フッ化物も対象として、高圧合成を行い、構造変化と電気化学特性の関係について調べた。具体的にはマルチアンビル型高温高圧装置を用いて高圧合成を行い、得られた遷移金属フッ化物について研究室の粉末X線回折装置を用いて相の同定を、そして、大型放射光施設SPring8において放射光粉末X線回折測定を行い、測定した回折データを用いてリートベルト解析により構造の精密化を行った。さらに、得られた試料を電極活物質として電池を作製し、充放電試験を行うことにより電気化学特性を調べた。特にLi3VF6について研究を行い、高圧合成により斜方晶の新規相を見出した。この中で、ミクロンサイズの前駆体を用いた高圧合成では5GPaの圧力が必要であるのに対して、ナノサイズの前駆体を用いることにより、2.5GPaというより低い圧力で新規相の合成が可能になることを明らかにし、高圧合成における前駆体の重要性を示した。特別研究員が帰国後も連絡を取り合い、共同研究を継続している。

The high electricity-negativity of the element due to the migration of the element and the high electricity-density of the secondary battery are expected to increase. The difficulty of synthesis is very high, and the possibility of synthesis is very high. In this study, the high voltage synthesis method was used to investigate the possibility of the use of active materials in secondary batteries. In the research of LiFe2F6 and AMM'F6, the composition of LiFe2F6 and the synthesis of new compound phase were successfully carried out. LiFe2F6 showed good electrochemical properties. In order to adjust the relationship between migration metal compounds and high pressure synthesis, structural changes and electrochemical properties of A3MF6 in 2004. Specific high-temperature and high-pressure equipment for high-pressure synthesis, transfer of metal compounds, powder X-ray reflection equipment for research room, phase synchronization, measurement of X-ray reflection of high-temperature and high-pressure equipment for large-scale radiation equipment SPring8, structure refinement. The electrode active material is prepared by the method of preparing the electrode active material, and the electrode active material is prepared by the method of preparing the electrode active material. In particular, Li3VF6 has been studied and a new phase of orthorhombic crystals has been discovered at high pressure synthesis. The importance of precursor synthesis at high pressure and 5GPa is demonstrated by the possibility of precursor synthesis at low pressure and 2.5GPa. Special researchers are invited to contact each other for joint research.