報告書番号

Q12011

タイトル（和文）

ナトリウムイオン電池の電極特性と全固体電池の試作

タイトル（英文）

Performance of sodium cathode in sodium-ion battery and attempted development of all solid-state sodium battery

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

リチウムの生産国は、南米、オーストラリア、中国などに局在化しており、日本にとって輸入に依存した元素である。元素の多様性を確保することは元素戦略のうえで重要であるため、リチウムイオン電池以外の候補を探索することが求められている。一方ナトリウムは海に多く存在し、国土を海に囲まれている日本にとって純国産となりうる元素である。そのためナトリウムイオン電池は、リチウムイオン電池にくらべ、類似の電極材料を用いるとその重量あたりのエネルギー密度は低下してしまうものの、資源不足の心配がない電池として期待されている。しかし、ナトリウムは、リチウムに比べ、反応性が高く安全性の懸念がある。またナトリウムイオン電池の研究は始まったばかりで、リチウムイオン電池に比べ、その研究報告は極めて少ない。そこで本報告では、ナトリウム電池の正極材料をいくつか合成し、それらの特性を系統的に比較するとともに、安全性の向上が期待できる全固体ナトリウム電池を試作することを目的とした。Co、Fe、Niの層状化合物を合成し、元素によって結晶構造が異なり、その放電容量、平均電圧、反応の複雑さも含有元素に依存することがわかった。また高分子固体電解質を用いた全固体電池は、充放電可能であることがわかった。

概要 （英文）

A sodium-ion battery has the attractive characteristics for the abundant stock, the widely-distributed material redeemed the disadvantage for the lower energy density compared to the lithium-ion battery. The sodium-ion battery has been started developing recently for the element strategy of Japan. There are many parts of not understanding the mechanism of the electrode performance, the process to fabricate the electrode. In this report, some sodium cathodes were synthesized by solid-state reaction, were identified by x-ray diffraction measurements, and were charge-discharged to estimate the electrochemical performance. The crystal structures of the synthesized cathodes depended on the elements containing the cathodes. The electrochemical properties such as the capacity, the average voltage, the number of the plateau region also depended on the elements in the cathode. The cathode to have the most energy density was NaNi0.5Fe0.5O2 in the synthesized cathodes. The all solid-state sodium polymer battery was possible to be charge-discharge using the solid polymer electrolyte and NaCoO2.

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