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ガラス正極活物質による次世代蓄電デバイス開発とハイブリッドガラス伝導体の創製

使用玻璃阴极活性材料开发下一代蓄电装置并创建混合玻璃导体

基本信息

批准号：
15J00795
负责人：
富樫拓也
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、通常の固相法などと比較して、簡便に作製可能な”ガラス”を溶融法により作製し、結晶の概念に縛られない新規ガラス活物質の提案・実証をすることを目標とした。本年度では、リチウム鉄ケイ酸ガラス正極の創製、ならびにガラス構造と電気化学特性の関係の解明を試みた。ガラス構造との関係を明らかにするために、下記のガラス、ならびにガラス中のFe3+の還元を施したガラスを作製した。調査組成は、それぞれ40Li2O-10Fe2O3-50(SiO2,B2O3,P2O5) (mol%,415LFS,415LFB,415LFP)とした。今回、全てのガラスにおいてFe3+のFe2+への還元により、密度(充填率)および電気伝導に関する活性化エネルギーは増加し、室温(25oC)における電気伝導度は低下することを確認した。この理由は、還元熱処理によるガラス構造([FeOx]n-の配位数)変化によることを明らかにした。また、電池特性に関しては、415LFS、415LFBにおいて還元熱処理による放電容量の向上を確認した。これは、還元によるガラス構造変化(6配位Fe2+の増加)により、Fe2+の第2近接にLi+が存在する割合が増加したためであると。一方で、415LFPにおいては還元熱処理により放電電圧が向上しており、リン酸ガラス構造がQ2構造から主にQ1およびQ0構造に変化したことが影響した。以上より、ガラス構造と電気化学物性の関係を明らかにした。加えて、リチウム鉄ケイ酸ガラスがガラス状態のまま充放電反応に寄与していること、充放電反応時の電荷補償はガラス中のFe2+/3+が担うことを明らかにし、リチウム鉄ケイ酸塩ガラスがLIB正極として利用可能であることを初めて明らかにした。また、フッ素置換に伴う影響についても明らかにした。本年度実績としては、国内学会2件･国際学会3件(内受賞1件)に参加し、論文1報を執筆した。

This study aims to compare the conventional solid phase method, simplify the preparation process, prepare the new concept of crystallization, and propose a new method for the preparation of living substances. This year, we will try to find out the relationship between the structure and electrochemical properties of iron and steel electrodes. The structure of Fe3 + is controlled by Fe3 + and Fe3 +. The composition of the investigation was 40Li2O-10Fe2 O 3 -50(SiO2, B 2 O 3, P 2 O5) (mol %, 415 LFS, 415 LFB, 415 LFP). In this paper, it is confirmed that the activity of Fe3 + and Fe2 + ions increases due to the increase of the total concentration, density (filling rate) and electrical conductivity, and the electrical conductivity decreases due to the room temperature (25 ° C). The reason for this is due to the change in the glass structure ([FeOx]n-coordination number) during reductive heat treatment. 415 LFS, 415 LFB, 415LFS, 415LFS, 415LFB, 415 LFS, 415 LFB, 415 LFS, 415 LFS, 415LFB, 415 LFS, 415 LFS, 415 LFB, 415 LFS, 415 LFS, 415 LFB, 415 LFS, 415 L The structure of Fe2 + is changed by Fe2 + and Li+. In one case, 415LFP was converted into heat treatment, and the electric voltage of Li was increased. The structure of Q2 was changed into Q1 and Q0. The relationship between structure and electrical and chemical properties is clear. In addition, the charge compensation of the charge compensation in the state of charge compensation is possible. The effect of the substitution of the elements on the growth of human beings is obvious. This year's achievements include 2 from the National Academy, 3 from the International Academy (1 from the National Academy), 1 from the International Academy, and 1 from the International Academy.