過剰なフッ化物イオンの挿入・脱離反応を利用した新規鉄系酸化物正極の創成

利用过量氟离子的插入/脱出反应创建新型铁基氧化物阴极

• 批准号: 21H02048
• 负责人: 山本 健太郎
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Nara Women's University (2022-2023)Kyoto University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H02048/
• 关键词: フッ化物イオン二次電池; インターカレーション正極; アニオンレドックス; 全固体フッ化物電池; 分子形成

本研究では酸化物アニオンのレドックスを用いた過剰なフッ化物イオンの挿入・脱離反応ならびにフッ化物イオンの拡散パスの制御により、超高容量・高出力のフッ化物イオン二次電池用正極を創成とその反応機構解明を行う。2022年度はBaxSr1-xFeO2（x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.6, 0.8）正極材料の合成とその電気化学特性評価、並びに2021年度に検討したCaxSr1-xFeO2（x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）の中で最も優れた電気化学特性を示したCa0.8Sr0.2FeO2のフッ化物イオン挿入脱離前後の電子構造変化の分析を行なった。検討したBaxSr1-xFeO2においてx=0.3まではBaの添加量が増加するのに伴い、レート特性が向上した。一方でx=0.3を超えたBa添加量では容量が急激に低下した。X線回折測定の結果、この急激な容量低下はx=0.3を超えてBa添加した際に起こる構造相転移が原因であることが明らかとなった。Ba添加による構造相転移が起こらないBaxSr1-xFeO2（x = 0, 0.1, 0.2, 0.3）では、いずれの組成の化合物も250 mAhg-1よりも高い容量を示し、良好なサイクル特性を示した。フッ化物イオン挿入脱離後のCa0.8Sr0.2FeO2に対して、O, F, Fe K-edgeのX線吸収分光測定の結果、充電初期にはFeが電荷補償を担い、充電後期にはOが電荷補償を担っていることが明らかとなった。

This study で は acidification content ア ニ オ ン の レ ド ッ ク ス を with い た before turning な フ ッ compound イ オ ン の scions into, from the 応 な ら び に フ ッ compound イ オ ン の company, scattered パ ス の suppression に よ り, ultra-high capacity, higher power の フ ッ compound イ オ ン secondary battery with the positive を chuang cheng と そ の 応 authorities interpret う を line. In 2022, <s:1> BaxSr1-xFeO2 (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.6, 0.8) cathode material <s:1> synthesis とそ <s:1> electrochemical property evaluation 価 and びに in 2021, に検 discussion on <s:1> たCaxSr1-xFeO2 (x = 0, 0.2, 0.4, 0.6) 0.8, 1.0) in the の で も most optimal れ た electric 気 chemistry を shown し た Ca0.8 Sr0.2 FeO2 の フ ッ compound イ オ ン scions into from の before and after analysis of electronic structures - turn の を line な っ た. Beg し 検 た BaxSr1 - xFeO2 に お い ま て x = 0.3 で は Ba の が raised amount plus す る の に い, レ ー ト features が upward し た. One party でx=0.3を over えたBa addition amount で で capacity が rapid に low た た. Determination of X-ray inflexion の results, こ の nasty shock な low capacity は X = 0.3 を super え て Ba add し た interstate に up こ る tectonic facies planning move が reason で あ る こ と が Ming ら か と な っ た. Ba add に よ る tectonic facies planning move since が こ ら な い BaxSr1 - xFeO2 (x = 0, 0.1, 0.2, 0.3) で は, い ず れ の の compounds も 250 mAhg - 1 よ り も high い capacity を し, good な サ イ ク ル features を shown し た. After フ ッ compound イ オ ン scions into from の Ca0.8 Sr0.2 FeO2 に し seaborne て, O, F, K, Fe - edge suction 収 の X-ray spectroscopic determination of の early results, rechargeable に は Fe が charge compensation を bear い, charging late に は O が charge compensation を bear っ て い る こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

インターカレーション型フッ化物イオン電池用正極材料の開発11 Infinite layer構造を有する(Ba, Sr)FeO2正極の電気化学特性評価

插层型氟离子电池正极材料的研制 11 无限层状结构(Ba,Sr)FeO2正极的电化学表征

• 发表时间: 2022
• 作者: 王彦昌;山本健太郎;松永利之;中西康次;内山智貴;渡邊稔樹;高見剛;三木秀教;射場英紀;前田和彦;陰山洋;内本喜晴
• 通讯作者: 内本喜晴

Electrochemical performance of (Ca, Sr)FeO2 cathode with infinite layer structure for all-solid-state fluoride ion battery

全固态氟离子电池无限层状结构(Ca,Sr)FeO2正极的电化学性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Kentaro Yamamoto;Yanchang Wang;Yuki Sakaguchi;Hisao Kiuchi;Toshiyuki Matsunaga;Koji Nakanishi;Tomoki Uchiyama;Toshiki Watanabe;Tsuyoshi Takami;Hidenori Miki;Hideki Iba;Kazuhiko Maeda;Yoshihisa Harada;Hiroshi Kageyama;Yoshiharu Uchimoto
• 通讯作者: Yoshiharu Uchimoto

固体内アニオンの特異な電子状態制御に基づいた高容量正極材料の設計

基于固体阴离子独特电子态控制的高容量正极材料设计

• 发表时间: 2023
• 作者: Koji Amezawa;Masaharu Yanagi;Yuta Kimura;Takashi Nakamura;Hirokazu Katsui;Kiyofumi Nitta;Oki Sekizawa and Tatsuya Kawada;山本 健太郎
• 通讯作者: 山本 健太郎

Infinite layer 構造を有する(Ba, Sr)FeO2 正極の電気化学特性評価

无限层状结构(Ba,Sr)FeO2阴极的电化学表征

• 发表时间: 2022
• 作者: 王彦昌,山本健太郎,松永利之,中西康次,内山智貴;渡邊稔樹;高見剛;三木秀教;射場英紀;前田和彦;陰山洋;内本喜晴
• 通讯作者: 内本喜晴

インターカレーション型フッ化物イオン電池用正極材料の開発9 Infinite layer構造を有する(Ca, Sr)FeO2正極の電気化学特性評価

插层型氟离子电池正极材料的研制 9 无限层状结构(Ca,Sr)FeO2正极电化学性能评价

• 发表时间: 2021
• 作者: 山本健太郎;王彦昌;阪口祐紀;木内久雄;松永利之;中西康次;内山智貴;渡邊稔樹;高見剛;三木秀教;射場英紀;前田和彦;原田慈久;陰山洋;内本喜晴
• 通讯作者: 内本喜晴