水溶液プロセスによる金属酸塩化合物の階層構造制御と高機能設計

水溶液法金属酸盐化合物的分级结构控制与高性能设计

基本信息

批准号：
21850025
负责人：
緒明佑哉
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

水溶液プロセスによって、金属酸塩化合物のナノからマクロにわたる階層構造体を作製し、リチウムイオン二次電池電極としての特性評価をはじめその機能開拓に関する多面的な検討を行った。具体的には以下の3つの材料の合成と機能開拓を試みた。1、水溶液中の化学合成プロセスを活用し、リチウムイオン二次電池電極として使われているマンガン酸リチウム結晶の階層構造体の合成を行った。合成時にコバルトイオンをドープすることで組成の制御を行い、リチウムイオン二次電池電極としてのサイクル特性(繰り返し充放電における耐久性)向上を確認した。2、水溶液プロセスによって一酸化スズナノ構造体や酸化マンガンの階層構造体の合成を行い、その電気化学デバイスとしての特性や光電気化学特性の評価を行った。これらの階層構造体は、合成時に様々な有機分子を添加するこどで反応と結晶成長を制御し、通常の合成条件では作製しにくい結晶多形や酸化数を持つ化合物の析出、ナノスケールから構造が制御された結晶を得ることに成功している。これらの材料に関してもリチウムイオン二次電池電極としてのサイクル特性の向上や、ナノスケールでの構造制御に特異的な光電流の生成などを確認している。3、金属酸塩化合物を前駆体とした金属酸化物の合成を行い、ナノ結晶が凝集することなくオパールのようにマクロなスケールまで均一に集積した構造が作製できることを見出した。このプロセスは様々な化合物への適用が可能であり、次年度以降の展開および機能化への準備段階の実験が完了したといえる。

我们使用水溶液工艺制备了金属酸盐化合物的纳米级到宏观级的分级结构，并对它们的功能开发进行了多方面的研究，包括将它们表征为锂离子二次电池电极。具体来说，我们尝试合成和开发以下三种材料的功能。 1.利用水溶液化学合成工艺，合成了具有分级结构的锰酸锂晶体，用作锂离子二次电池的电极。通过在合成时掺杂钴离子来控制组成，确认作为锂离子二次电池电极的循环特性(反复充放电时的耐久性)得到改善。 2. 采用水溶液法合成了一氧化锡纳米结构和氧化锰分级结构，并评估了它们的电化学器件性能和光电化学性能。这些分级结构是通过在合成过程中添加各种有机分子来控制反应和晶体生长而产生的，从而允许在正常合成条件下难以产生的晶体多晶型物和具有氧化数的化合物沉淀，并成功实现了纳米级生产。获得具有受控结构的晶体。这些材料还被证实作为锂离子二次电池电极具有改善的循环特性，并产生特定于纳米级结构控制的光电流。 3.我们使用金属酸盐化合物作为前体合成了金属氧化物，发现可以创建一种纳米晶体在宏观尺度上均匀聚集的结构，就像蛋白石一样，而不会团聚。这一工艺可应用于多种化合物，可以说下一财年及以后的开发和功能化的初步实验已经完成。