Development of safe and high-performance secondary batteries based on nanotubes and assessment of their impacts on reduction of greenhouse gas emission
基于纳米管的安全高性能二次电池的开发及其对减少温室气体排放的影响评估
基本信息
- 批准号:21H04633
- 负责人:
- 金额:$ 27.04万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
- 财政年份:2021
- 资助国家:日本
- 起止时间:2021-04-05 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
項目1. 高エネルギー密度・高安全性二次電池の開発:前年度までにLi||Li2Sx-CNT電池で高容量を実現したが、Li負極が原因でサイクル特性に課題を抱えている。そこで容量はやや下がるが安定性に優れたSiOの負極利用を検討した。CコートSiO粒子とCNTの共分散・ろ過でSiO/C-CNT自立膜負極を作製、電極基準で>1200 mAh/gの高容量を確認した。容量制限により電極基準584 mAh/gを236サイクル達成、リチオ化時に膨張し脱リチオ化時に収縮して安定動作すること確認した。また流動層法長尺CNTを10種類比較検討し、正極と負極それぞれに適したCNT構造を明らかにした。項目2. 常温でも高温でも動作する二次電池の開発:高耐熱性のBNNTセパレータとイオン液体電解液を用いた高温動作電池の開発を継続した。高温では電解液の酸化分解が加速し、LFP-CNT正極では100 ℃を超えると劣化が速まった。一方、Li箔でのデンドライト形成が高温では緩和されることが示唆され、Li|BNNT|LTO-CNT全電池により150 ℃での200サイクル以上の可逆動作を達成した。項目3. 電池の製造・利用・廃棄のLCA:現行の黒鉛||NMC電池、先行研究のLi||S電池、本研究のLi||Li2Sx-CNT電池のLCAを実施し、本電池では硫黄の正極利用と分散・ろ過プロセスにより製造時のGHG排出を抑制可能と確認した。利用時にはLi負極起因の短寿命により却ってGHG排出が増え、寿命改善が課題である。項目4. 社会実装性に優れた電池の提案:使用済みリチウムイオン電池の分解と材料リサイクルを検討した。黒鉛負極は、弱酸、強塩基、熱処理の各種処理により銅箔から黒鉛を分離、再生黒鉛で新品と同等の性能を実現した。NMC正極は600 ℃の熱処理によりアルミニウム箔からNMCを分離、容量も回復することを確認した。
项目1.高能量密度、高安全性二次电池的开发:直到去年,我们已经通过Li||Li2Sx-CNT电池实现了高容量,但由于Li负极,我们面临着循环特性的问题。因此,我们研究了使用 SiO2 作为负极,虽然容量稍低,但稳定性优异。通过共分散和过滤碳包覆的 SiO 颗粒和 CNT 制备了 SiO/C-CNT 自支撑膜负极,并证实该电极具有 >1200 mAh/g 的高容量。由于容量限制,236次循环后达到了584mAh/g的电极标准,并且通过锂化过程中的膨胀和脱锂过程中的收缩证实了稳定的运行。我们还比较和检查了使用流化床工艺生产的 10 种长碳纳米管,并明确了哪种碳纳米管结构适合正极和负极。项目2.开发可在室温和高温下工作的二次电池:我们继续开发使用高耐热BNNT隔膜和离子液体电解质的高温工作电池。在高温下,电解液的氧化分解加速,LFP-CNT正极的劣化在100℃以上加速。另一方面,有人提出,Li箔中的枝晶形成在高温下得到缓和,并且Li|BNNT|LTO-CNT完整电池在150℃下实现了超过200个循环的可逆运行。第3项电池制造、使用和处置的LCA:对当前的石墨||NMC电池、先前研究中的Li||S电池和本研究中的Li||Li2Sx-CNT电池进行LCA。已证实,通过使用正极和分散/过滤工艺,可以抑制制造过程中的温室气体排放。在使用过程中,锂负极造成的寿命短实际上增加了温室气体排放,提高其寿命是一个问题。第4项. 具有良好社会实施性的电池提案:我们考虑将废旧锂离子电池拆解并回收材料。对于石墨负极,通过弱酸、强碱、热处理等多种处理将石墨从铜箔上分离出来,回收的石墨达到了与新产品相当的性能。经证实,NMC正极在600℃下进行热处理,使NMC与铝箔分离并恢复其容量。
项目成果
期刊论文数量(34)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High energy density Li-S battery with active materials and salts held by carbon nanotube paper
碳纳米管纸承载活性材料和盐的高能量密度锂硫电池
- DOI:
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:°Kaito Nakamae;Yuichi Yoshie;Tomotaro Mae;Kentaro Kaneko;Mochen Li;Suguru Noda
- 通讯作者:Suguru Noda
カーボンナノチューブの各種合成技術と長尺カーボンナノチューブを用いた新構造蓄電池
各种碳纳米管合成技术及使用长碳纳米管的新型结构蓄电池
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Moshikur Rahman Md;Ali Md. Korban;Moniruzzaman Muhammad;Goto Masahiro;〇野田 優
- 通讯作者:〇野田 優
Greener production of carbon nanotubes and battery applications
碳纳米管的绿色生产和电池应用
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Yosuke Takao;Ayako Yamagiwa;Haruka Yamashita;Masayuki Goto;°Suguru Noda
- 通讯作者:°Suguru Noda
Progresses and future challenges of carbon nanotube production
碳纳米管生产的进展和未来挑战
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:伴 広輝;佐藤晋也;吉川伸哉;山田和正;中村 洋路;一宮睦雄;遠藤寿;Romain Blanc-Mathieu;桑田 晃;緒方博之;國井泰人;°Suguru Noda
- 通讯作者:°Suguru Noda
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