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Study of fast charging/discharging mechanism at room temperature in multivalent ion batteries using carbon nanocomposite

碳纳米复合材料多价离子电池室温快速充放电机理研究

基本信息

批准号：
21K14711
负责人：
沖田尚久
金额：
$ 2.91万
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 Early-Career Scientists
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-21K14711/
关键词：
多価イオン電池正極材料カーボン複合体欠陥・空孔形成

项目摘要

ポストリチウムイオン電池として期待される多価イオン電池において、室温での動作および高速充放電化を達成したカーボン複合体をモデル材料に、その要因を明らかにすることで、リチウムイオン電池用電極材料を多価イオン電池用電極材料に転換するための材料設計指針を得ることを目的としている。現時点で、マグネシウムイオン電池において室温動作・高速充放電が可能な正極材料として、リン酸鉄リチウム内包型カーボン複合体と、高電圧化・高エネルギー密度化が可能なリン酸バナジウムリチウム/カーボン複合体の創製に成功している。今年度は、複合化させるカーボン種や複合割合を変更した複合体材料、異種元素を固溶した複合体を作り分けることに成功した。それらの複合体をモデル材料に、In-situ X線回折(XRD)・X線吸収超微細構造解析(XAFS)などによる結晶構造の解析と電子顕微鏡観察による複合体構造の解析を行った。その解析から、リン酸バナジウムリチウム結晶がカーボンと直接接合することによって、結晶の格子定数・格子体積が伸長し、結晶の歪み・欠陥が生じていることが明らかとなった。より詳細に解析すると、結晶中のV-O八面体構造が変化しており、マグネシウムイオンの拡散経路が拡張され、マグネシウムイオンの拡散に有利な結晶構造に変化していることが示唆された。そのため、室温においてもマグネシウムイオンの脱挿入がスムーズとなり、発現容量が向上したこと、高速充放電が可能になったことが見出された。

The battery is expected to operate at room temperature and achieve high speed charging. The battery composite is expected to operate at room temperature. The battery electrode material is expected to operate at room temperature. The battery composite is expected to operate at room temperature. The battery electrode material is expected to operate at room temperature. The battery At present, it is possible to successfully create electrode materials, high voltage, high density, and high density composite materials for high temperature operation, high speed charging, and high temperature battery. This year, the composite material and the heterogeneous element are successfully separated. X-ray diffraction (XRD), X-ray absorption ultra-fine structure analysis (XAFS), crystal structure analysis and electron microscopy analysis of the composite materials. The crystal structure is composed of crystal structure, crystal lattice, crystal lattice, crystal lattice volume, crystal lattice, crystal lattice and crystal lattice. The V-O octahedral structure in the crystal has been transformed into a crystal structure. The crystal structure has been transformed into a crystal structure. The temperature of the room is high, the temperature of the room is high, and the temperature of the room is high.