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カリウムイオン電池の急速充放電を実現する有機電解液および正極材料の創製

打造实现钾离子电池快速充放电的有机电解质和正极材料

基本信息

批准号：
20J13077
负责人：
保坂知宙
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、新奇蓄電デバイスとしてカリウムイオン電池に注目し、電解液が黒鉛負極の反応速度に与える影響を調査した。さらに、速度性能に優れる正極材料を開発するために、プルシアンブルー類似体正極材料の速度性能に各因子が与える影響を明らかにした。カリウムイオン電池用電解液の設計に関しては、電解質塩としてヘキサフルオロリン酸カリウムとカリウムビス(フルオロスルホニル)アミドを混合した電解液を始めとする複数の有望な電解液組成を見出した。具体的には、黒鉛負極において満充電の80%の容量を得るのに必要な時間が、新たに開発した混合塩電解液中では既報のヘキサフルオロリン酸カリウム電解液を用いた場合の5分の1になることを実証した。また、混合塩電解液中で抵抗の小さい不働態被膜が生成していることが、この急速充放電特性に寄与していることを明らかにした。正極材料のカリウムマンガン系プルシアンブルー類似体について、MnをFeやNi等の遷移金属へ部分的に置換したものの、急速充放電特性の改善効果は限定的であった。一方、結晶中に15%のフェロシアン化物空孔を含む試料をNa体からのイオン交換法により合成した結果、非常に良好な急速充放電特性を示すことを見出した。電気化学測定と密度汎関数理論計算より、空孔がカリウムイオン拡散を促進することが示唆され、これが良好な急速充放電特性に寄与していると考察した。以上より、カリウムイオン電池用電解液の急速充放電を実現する電解液および正極材料を見出し、カリウムイオン電池の急速充放電特性を実証した。

In this study, the effect of electrolyte on the reaction speed of lead electrode was investigated. The influence of various factors on the speed performance of electrode materials The design of electrolyte for battery is related to the electrolyte composition, the electrolyte composition and the electrolyte composition. Specific lead electrode charging 80% of the capacity required time, new development in the mixed electrolyte, both reported in the case of acid electrolyte use 5 minutes In the mixed electrolyte, the resistance of the small state film is formed, and the rapid charge of the state film is formed. The electrode material is a kind of analog material, such as Mn, Fe, Ni, etc., which can improve the rapid charging characteristics of the electrode material. The results of the synthesis by the exchange method with the sample containing 15% of the crystalline compound were very good, and the rapid charging characteristics were shown. Electrochemistry determination, density calculation, void formation, dispersion promotion, demonstration, and investigation of rapid discharge characteristics The rapid charge characteristics of electrolyte and electrode materials for batteries have been demonstrated.