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チタン酸化合物の常温常圧合成法の開発と機能発現

钛酸化合物常压合成方法的开发及功能表达

基本信息

批准号：
18J11866
负责人：
太田岬
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

リチウムイオン電池は二次電池の一種であり，小型軽量化が可能なため，様々なデバイスの電源として用いられている．正極にはコバルト酸リチウム，負極にはグラファイトの層状化合物が用いられているが，グラファイトには安全性とサイクル特性に課題がある．そこで，高い安全性・サイクル特性を示す新たな負極材料として注目されているのがチタン酸リチウムである．しかし，チタン酸リチウムは電気伝導度が低いため，レート特性（高速充放電性能）が低いという課題がある．この解決のためには粒子をナノサイズ化することが重要である．チタン酸リチウムの合成には従来法では800℃以上の高温処理が必要なうえ，そのような高温条件下では焼結が起こり，大きな粒子しか得られない．そこで，本研究では，まず原料である酸化チタンに着目し，原料を高活性化・ナノサイズ化することで，目的生成物であるチタン酸リチウムの低温合成・ナノサイズ化を試みた．まず，高活性アモルファス酸化チタンナノ粒子の合成を行い，それを原料として用いることで，チタン酸リチウムの低温合成とナノサイズ化に成功した．この低温合成したチタン酸リチウムの粒子径は10 nmであり，従来法（800℃）で合成したものは粒子径200 nmであったことから，ナノサイズ化に成功したことが分かる．さらに，この合成したチタン酸リチウムナノ粒子のリチウムイオン電池負極材料としての性能を評価した．従来法で合成した試料，低温合成した試料いずれも70サイクルの充放電後でも初期の容量（理論容量の約99%）を維持し，高いサイクル特性を示すことが確認できた．さらに，低温合成したチタン酸リチウムナノ粒子は10 Cという高速で充放電を行っても従来法で合成した試料より容量の低下が少ない高レート特性を示すことが明らかとなった．

The battery is a kind of secondary battery, which can be used in small scale. The electrode is a kind of layered compound. The electrode is a kind of layered compound. The electrode is a kind of layered compound. High safety, high performance, and excellent electrode properties are the key features of the new electrode materials. The electric conductivity is low, and the characteristics (high-speed charging and discharging performance) are low. This is a very important issue. The synthesis method of acid is to treat at high temperature above 800℃, and it is necessary to sinter at high temperature. In this study, the raw materials were acidified, and the raw materials were highly activated. The target products were synthesized at low temperature. In the synthesis of high activity acid particles, the synthesis of high activity acid particles was successfully carried out at low temperature. The particle diameter of this low-temperature synthesis method (800℃) is 10 nm, and the particle diameter of this synthesis method is 200 nm. In the meantime, the synthesis and properties of battery electrode materials have been evaluated. The initial capacity (about 99% of the theoretical capacity) of the sample after low temperature synthesis was maintained, and the high temperature synthesis characteristics were confirmed. The low temperature synthesis of the acid particles is 10 C. The high speed synthesis of the acid particles is 10 C. The high speed synthesis of the acid particles is 10 C. The high speed synthesis of the acid particles is 10 C.