Development of Cathode Materials in Conjugated Pi Electron Systems for Next-Generation Secondary Batteries

下一代二次电池共轭π电子体系正极材料的开发

• 批准号: 21K14399
• 负责人: 石井 暁大
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14399/
• 关键词: ニトリドボレート; 共役π電子; 窒化物; 二次電池; リチウムイオン電池; 全固体電池; 正極; π電子系; 共役系

主な成果は次の2点である。[1] ルチル型Li3BN2単相試料の合成に成功: 試料合成法を工夫し、XRDレベルでルチル型Li3BN2単相試料を合成した。昨年度までにアナターゼ型と単斜晶型の単相試料の作製に成功していたので、これで既知の全て多形について単相試料が揃った。なお、MAS-NMR分析ではBを含む微量の不純物があると示唆された。[2] 元素欠陥を含むルチル型Li3BN2を合成: ルチル型Li3BN2へのC, Mg, S, Al, Si, Ga添加を、窒化物原料および単体原料などを用いて固相反応法で試みた。格子定数の変化 (べガード則) より、Siは少なくとも 5 mol%、Mg は6 mol% 程度固溶する と示唆された。固溶サイトについては密度汎関数理論に基づく第一原理計算を用いて現在調査中である。ACインピーダンス分光法で測定したS, Si, Mg添加試料の電気伝導度は、無添加試料と比較し10倍高かったが活性化エネルギーは変化しなかった。一方で、ヨウ素-アセトニトリル溶液を用いて作製したLi欠損試料は無添加試料と比較し黄色みを呈し、100倍以上高い電気伝導度を示し、活性化エネルギーも半減した。Li欠損試料はルチル型構造が維持されてたが、ICP-MS組成はLi2.2BN2となっていた。このLi欠損試料を用いて液系電池を作製したが、その充放電作動を支持する結果は得られなかった。その原因は現在調査中である。

The main result is the second time. [1]Successful synthesis of single phase Li3BN2 sample: Sample synthesis time, XRD analysis of single phase Li3BN2 sample synthesis The preparation of single-phase samples with different crystal forms was successful last year, and the single-phase samples with different crystal forms were successfully prepared. MAS-NMR analysis showed that B contained trace impurities. [2]The synthesis of Li 3BN2 containing complex elements: C, Mg, S, Al, Si, Ga addition of complex materials and monomer materials was studied by solid phase reaction method. The lattice number is changed to 5 mol% for Si and 6 mol% for Mg. Solid solution theory is based on density function theory and applied to current investigations. AC spectroscopy was used to determine the electrical conductivity of S, Si, Mg samples with and without additives, which was 10 times higher than that of samples without additives. The sample is yellow in color and has a conductivity of more than 100 times higher than that of the active sample. Li deficient sample has a structure of Li2.2BN2 and a composition of ICP-MS The results of the test for Li deficiency in the production of liquid-based batteries and the operation of the batteries are as follows: The reason for this is currently under investigation.