高出力・高エネルギー密度型リチウムイオン電池の研究開発

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平成26年度は画期的なナノ結晶電極材料の合成法である超臨界流体合成法を世界最高レベルまで発展させることに挑戦し次世代リチウム二次電池の有力電極材料と目されている高電位オリビン系活物質LiCoPO4や、さらに高容量特性が期待されているLi2CoSiO4およびLi2CoPO4F正極材料などの革新的電極材料のナノ結晶活物質などの新規電極材料の合成プロセス開発と電極特性評価を行うことが出来た。これらは材料化学分野で国際的一流雑誌に発表され国内外で良好な評価を得るとともに電池開発者に有益な学術情報を提供することが出来た（Chemistry - A European Journal, 20, 16210- 16215(2014); Journal of Materials Chemistry A, 2, 17400-17407(2014); RSC Advances, 4, 27452-27470 (2014); Scientific Reports, 4, 3975 (2014)）平成26年度の研究開発では超臨界流体プロセスを用いて高電位オリビン化合物Li2CoPO4のナノ結晶活物質の合成に成功し、電極特性を評価した。これらのコバルト系オリビン電極は５Ｖ級の極めて高い正極電位を示す一方、充放電サイクルに従い大きく電極容量を減少させることが判明した。その原因をＨＡＡＤＦ―ＳＴＥＭ解析を用いて解析した結果、これらのLiCoPO4活物質においては充放電サイクルを行うにつれAntisite Defectsが増加することを見出した（Chemistry of Materials, 26, 2770 - 2773(2014)）（ACS Applied Materials and Interfaces, 5, 9926–9932(2013)）。このようなAntisite Defectsの形成要因を解明し、それらの抑制機構を見出せば安価安定な化合物である新規材料の二次電池応用が進捗するであろう。