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プラスチック上グラファイト薄膜の創製と革新二次電池への応用

在塑料上创建石墨薄膜及其在创新二次电池中的应用

基本信息

批准号：
18J20904
负责人：
村田博雅
金额：
$ 1.6万
依托单位：
University of Tsukuba
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 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20904/
关键词：
グラファイト薄膜層交換二次電池

项目摘要

電気自動車や携帯機器のバッテリーの革新を目指し、二次電池の全固体化・薄膜化の研究が活発化している。中でも、軽くて柔らかい「フレキシブル全固体薄膜二次電池」は、どこにでも設置できることに加え、積層による高性能化が容易であり、「究極の電池形態」といえる。その実現のための要素技術として、負極材料であるグラファイト薄膜（厚い多層グラフェン）をプラスチック上に合成し、バルク・グラファイト級の負極特性を実証することを目標とした。昨年度までの研究において、プラスチック上へのグラファイト薄膜の合成を検討した結果、グラファイト薄膜/Ni/プラスチックという負極構造を合成することに成功した。グラファイト薄膜の負極特性を評価するためには、基板に金属箔を用いた負極を作製し、現行のコイン型電池に組み込む必要がある。そこで、Ni/非晶質C/Mo箔構造を製膜し熱処理することで、グラファイト/Ni/Mo箔構造を形成した。作製した試料とLiを対向させたコイン型電池を作製し、電池測定を行った。その結果、グラファイト薄膜のグラフェン層間へのLiイオンの脱挿入が確認でき、層交換合成したグラファイト薄膜の負極動作を実証した。また、層交換合成したグラファイト薄膜がバルク・グラファイトの理論容量を上回る容量を持つことが明らかとなった。層交換合成したグラファイト薄膜はバルク・グラファイトに比べて欠陥や粒界などのスキマを多く有するため、グラフェン層間へのLiイオンの脱挿入に加えて、スキマへのLiイオンの脱挿入が容量に寄与することに起因する。このため、バルク・グラファイトを上回る容量が得られたと考えられる。以上の研究により、プラスチック上グラファイト薄膜合成を達成するとともに、良好な二次電池負極特性を得られ、DC1における提案内容を完遂した。

The aim of innovation of electric vehicle and portable equipment is to develop the research of solid-state and thin-film secondary battery. In the middle, the soft For the purpose of realizing the characteristics of electrode materials, thin films (thick and multi-layer films) and thin films In the past year, the research on the synthesis of thin films has been carried out successfully, and the synthesis of thin films/Ni/Si electrode structures has been carried out successfully. The electrode characteristics of thin films are evaluated, and the electrode characteristics of metal foils on substrates are evaluated. The electrode characteristics of current thin films are evaluated. The Ni/amorphous C/Mo foil structure is formed by heat treatment. The test results show that the battery is stable and stable. As a result, the electrode behavior of the thin film was verified by the interlayer separation of the thin film and the interlayer separation of the thin film The theoretical capacity of the thin film is increased by increasing the volume of the thin film and increasing the volume of the thin film. Layer exchange synthesis of lithium ion in thin films is due to the increase in the capacity of lithium ion in the interlayer and the increase in the capacity of lithium ion in the interlayer. This is the first time that I've ever been able to do this. The above-mentioned research has been completed in order to achieve good electrode characteristics of secondary batteries and DC1.