充放電特性解明に向けたナトリウム二次電池正極活物質の複合的電子状態解析

钠二次电池正极活性物质的综合电子态分析，阐明充放电特性

• 批准号: 22H02176
• 负责人: 丹羽 秀治
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02176/
• 关键词: 二次電池; ナトリウムイオン電池; 放射光分光

二次元層状酸化物及び三次元プルシアンブルー類似体(PBA)という典型的な二系統のナトリウムイオン電池正極活物質について、ナトリウムイオン脱挿入時の遷移金属-配位子の電子状態変化と充放電特性の相関を明らかにすることが本研究の目的である。本年度は主に、遷移金属の一部を部分置換した固溶体粉末の合成を行った。アルカリ金属が二次元的な層間に脱挿入される層状酸化物について、単一の遷移金属からなる層状酸化物粉末NaxMO2(M = Mn, Fe, Co等の3d遷移金属)と、遷移金属を部分置換した固溶体粉末NaxM1M2O2(M1とM2は異なる3d遷移金属)を固相反応法により合成した。X線回折測定から、O3型NaCoO2にFeを1割以下置換した固溶体ではO3型構造が保持されていることが確認された。また、アルカリ金属が三次元構造の空隙に脱挿入されるプルシアンブルー類似体(PBA)の合成を行った。単一の遷移金属(M = Mn, Co, Ni)からなる粉末試料NaxM[Fe(CN)6]yと、遷移金属を部分置換したPBA固溶体粉末試料Nax(M1, M2)[Fe(CN)6]y (M1, M2 = Mn, Co, Ni)を沈殿法で合成した。X線回折測定から、M1 = Mn, CoのPBAは三方晶、M1 = NiのPBAは立方晶であることが確認された。放射光分光を用いた、合成した試料の正極活物質の遷移金属及び配位子の電子状態測定は令和5年度以降に行う予定である。

二维层状氧化物和三维普鲁士蓝类似物（PBA）两种典型钠离子电池正极活性材料在钠离子嵌入过程中过渡金属和配体电子态的变化以及充放电特性的目的。本研究旨在澄清之间的相关性今年，我们主要合成了部分过渡金属被部分取代的固溶体粉末。对于碱金属插层在二维层之间的层状氧化物，由单一过渡金属（M=3D过渡金属如Mn、Fe、Co等）和过渡金属部分取代的固溶体粉末组成的层状氧化物粉末NaxMO2采用固相反应法合成了NaxM1M2O2（M1和M2是不同的3d过渡金属）。 X射线衍射测量证实，O3型结构保持在固溶体中，其中少于10%的Fe取代了O3型NaCoO2。我们还合成了一种普鲁士蓝类似物（PBA），其中碱金属插入并插入到三维结构的空隙中。粉末样品 NaxM[Fe(CN)6]y 由单一过渡金属 (M = Mn、Co、Ni) 和部分过渡金属取代的 PBA 固溶体粉末样品 Nax(M1, M2)[Fe(CN) 组成。 6]y (M1, M2 = Mn, Co, Ni) 通过沉淀法合成。 X射线衍射测量证实M1=Mn、Co的PBA是三角晶系，M1=Ni的PBA是立方晶系。我们计划从 2020 财年起使用同步辐射光谱来测量合成样品的正极活性材料中过渡金属和配体的电子态。

项目成果

Local structure of Fe2+ and Fe3+ in organic solvents

Fe2和Fe3在有机溶剂中的局部结构

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac9206
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Inoue Dai;Komatsu Toshiki;Niwa Hideharu;Nitani Hiroaki;Abe Hitoshi;Moritomo Yutaka
• 通讯作者: Moritomo Yutaka