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ナトリウムイオン電池の基礎と実用化に向けた負極材料開発

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講師らはルチル型TiO2のNa貯蔵反応を世界で初めて見いだした研究を起点に、インサーション・合金化・コンバージョンの3種類の反応系を横断して負極材料開発に取り組んでまいりました。
本セミナーでは、ナトリウムイオン電池について取り上げ、材料ごとの性能紹介にとどまらず、劣化要因から高性能化・長寿命化につなげる材料設計の考え方を解説いたします。

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プログラム

資源の豊富さと低コスト性から、ナトリウムイオン電池は次世代蓄電池の有力候補として実用化への期待が高まっている。一方、負極材料には、高容量化だけでなく、高速充放電、長寿命化、資源性・コストを含めた総合的な材料設計が求められる。 　本講演では、まずナトリウムイオン電池の基礎と負極材料の特徴を概説し、負極で生じるインサーション反応、合金化反応、コンバージョン反応の3種類の反応機構を整理する。そのうえで、電子伝導性、Na+拡散、体積変化、相分離、粒子の凝集・粗大化など、性能低下や容量衰退を引き起こす要因を解説する。さらに、ルチル型TiO2、リン化合物、Sb系合金、鉄系酸化物などを例に、不純物ドープ、単結晶化、酸素欠損導入、化合物化・固溶体化、微細コンポジット化による性能改善について紹介し、実用化に向けた負極材料の選択と材料開発に役立つ設計指針を示す。

  1. ナトリウムイオン電池の概要とその負極の特徴
    1. リチウムとナトリウムの資源
    2. 3種類の負極反応機構
    3. 鳥取大学が見出してきた特性改善アプローチ
  2. インサーション反応系材料の負極特性
    1. ルチル型酸化チタン (TiO2) の特徴
    2. 不純物元素のドーピング
    3. 結晶性の向上と酸素欠損の導入
  3. 合金化反応系材料の負極特性
    1. 容量衰退の要因
    2. Na貯蔵性元素との化合物化 (合金化)
    3. Na貯蔵性金属との固溶体化
  4. コンバージョン反応系材料の負極特性
    1. 容量衰退の要因
    2. 金属との微細コンポジット化
    3. 酸化鉄を用いたナトリウムイオン電池の構築
  5. 実用化に向けた負極材料設計の考え方
    1. 3種類の反応機構における課題と材料設計指針
    2. 高容量,高速充放電,長寿命,資源性・コストを考慮した材料選択
    3. まとめ
    • 質疑応答

受講料

  • 1名様: 40,000円(税別) / 44,000円(税込)
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