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喜多條鮎子 Ayuko KITAJOU
助教 Assistant Professor
九州大学先導物質化学研究所
Institute of Materials Chemistry and Engineering, Kyushu University
先端素子材料部門エネルギー材料
Division of Advanced Device Materials, Energy Storage Materials
ポストリチウムイオン二次電池
X 線分析
無機材料
 Post-Lithium ion batteries
 X-ray analysis
 Inorganic compound
LAST UPDATE : 2015/03/05
大型蓄電池の構築を目指したナトリウムイオン二次電池用硫化物正極の開発
Development of sulfide cathode materials for sodium ion batteries aimed at the construction of large-scale energy storage
石油エネルギーから自然エネルギーへのエネルギーシステムの改革が進められる中、電力平準化のための大型蓄電池の開発は必要不可欠と
なっています。これまでの大型蓄電池は、リチウムイオン電池に比べ、安価で環境負荷の小さな NaS 電池が実用に供されてきたが、300 ℃
もの高温でないと動作できないことがネックとなっており、室温駆動可能なナトリウムイオン二次電池の実現が期待されています。
The development of large-scale energy storage is required for electric power standardization system when generating electricity from
renewable energy. The commercially available NAS battery used as large-scale power storage operates at 300 oC. Therefore, the
sodium-ion batteries attract attention as novel large-scale power storage.
ナトリウムイオン二次電池用正極材料として、大容量の実現のみならず、安価で環境負荷の小さい硫化物系材料が注目され始めている。し
かしながら、充放電サイクル中の容量劣化や低いレート特性が大きな課題となっている。この課題について、充放電サイクル中の構造変化や
価数変化の観点からの原因解明を行うことで、サイクル特性改善の糸口を見出す。
As a breakthrough for post Li-ion batteries, the sulfur and transition-metal sulfide cathode active materials attract attention due to
the low cost and the high theoretical capacity. However, the sulfur cathode transition-metal sulfide has low cyclability and rate
capability. Due to improvement of these cathode properties, the local structure and crystal structure changes during the discharge
reaction were investigated by a synchrotron-based X-ray absorption spectroscopy.
x in NaxFeS2
1.0
1.5
2.0
1 st cycle
2 nd cycle
2.5
Voltage [ V ]
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
100
200
300
400
500
-Fe
FeS
FeS2
(e) 2.0 Na+
discharge pellet
(h) 3.0 Na+
discharged pellet
(i) 3.5 Na+
discharged pellet
7100
7110
7120
7130
7140
Energy [eV]
Capacity [ mAh/g ]
Fig.1. First and second charge and discharge
curves of FeS2 at a rate of 0.2 mA/cm2
between 0.8 and 2.6 V vs. Na+/Na.
Normalized adsorption [a.u.]
0.5
Normalized adsorption [a.u.]
0.0
3.0
Fig.2. Fe K-edge XANES spectra of FeS2
during the first discharge/charge cycle: (a)
initial FeS2 state, (c) 1.0 Na+ discharged pellet,
and (e) 2.0 Na+ discharged pellet.
A. Kitajou, H. Komatsu, R. Nagano, S. Okada, J. Power Sources, 243, 494-498 (2013).
A. Kitajou, J. Yamaguchi, S. Hara, S. Okada, J. Power Sources, 247, 391-395 (2014).
[email protected]
http://www.cm.kyushu-u.ac.jp/dv07/dv07j.html
2460
(a) initial state
(c) 1.0Na+ discharged
+
(d) 2.0Na discharged
2465
2470
2475
2480
Photon energy [eV]
Fig.3. S K-edge XANES spectra of FeS2
during the first discharge/charge cycle: (a)
initial FeS2 state, (c) 1.0 Na+ discharged pellet,
(e) 2.0 Na+ discharged pellet, and (h) 3.0 Na+
discharged pellet.

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