Development of Cathode Materials in Conjugated Pi Electron Systems for Next-Generation Secondary Batteries

下一代二次电池共轭π电子体系正极材料的开发

• 批准号: 21K14399
• 负责人: 石井 暁大
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14399/
• 关键词: ニトリドボレート; 共役π電子; 窒化物; 二次電池; リチウムイオン電池; 全固体電池; 正極; π電子系; 共役系

主な成果は次の2点である。[1] ルチル型Li3BN2単相試料の合成に成功: 試料合成法を工夫し、XRDレベルでルチル型Li3BN2単相試料を合成した。昨年度までにアナターゼ型と単斜晶型の単相試料の作製に成功していたので、これで既知の全て多形について単相試料が揃った。なお、MAS-NMR分析ではBを含む微量の不純物があると示唆された。[2] 元素欠陥を含むルチル型Li3BN2を合成: ルチル型Li3BN2へのC, Mg, S, Al, Si, Ga添加を、窒化物原料および単体原料などを用いて固相反応法で試みた。格子定数の変化 (べガード則) より、Siは少なくとも 5 mol%、Mg は6 mol% 程度固溶する と示唆された。固溶サイトについては密度汎関数理論に基づく第一原理計算を用いて現在調査中である。ACインピーダンス分光法で測定したS, Si, Mg添加試料の電気伝導度は、無添加試料と比較し10倍高かったが活性化エネルギーは変化しなかった。一方で、ヨウ素-アセトニトリル溶液を用いて作製したLi欠損試料は無添加試料と比較し黄色みを呈し、100倍以上高い電気伝導度を示し、活性化エネルギーも半減した。Li欠損試料はルチル型構造が維持されてたが、ICP-MS組成はLi2.2BN2となっていた。このLi欠損試料を用いて液系電池を作製したが、その充放電作動を支持する結果は得られなかった。その原因は現在調査中である。

主要结果是以下两个点：[1]成功合成金红石LI3BN2单相样品：设计样品合成方法是在XRD级别合成金红石LI3BN2单相样品。到去年，我们已经成功制定了培养酶型和单斜型单相样品，因此我们现在已经为所有已知的多晶型物收集了单相样品。此外，MAS-NMR分析表明，含有含量的杂质。[2]金脂成型LI3Bn2的合成含有元素缺陷：使用固体型li3bn2添加C，MG，S，S，AL，SI和GA使用固体型Li3bn2使用Nit-Phase Reptions使用Nitride材料和单个单个材料和单个单个材料，并将其添加。晶格常数的变化（Beguard的规则）表明Si至少为5 mol％，Mg约为6 mol％。目前，使用基于密度功能理论的第一原理计算进行固体溶解度位点。通过AC阻抗光谱测量的S，SI和MG添加样品的电导率比无添加剂样品的电导率高10倍，但活化能没有改变。另一方面，与无添加剂样品相比，使用碘 - 乙腈溶液制备的LI缺陷样品表现出淡黄色的色彩，表现出高于100倍的电导率，并且激活能量降低了一半。 LI缺陷样品保留了金红石结构，但ICP-MS组成为LI22亿。该缺乏液体样品用于准备液体电池，但没有获得支持电荷和放电操作的结果。目前正在调查原因。