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Development of All Organic Redox Fow Batteries

Research Project

Project/Area Number 16K14057
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Energy-related chemistry
Research InstitutionOsaka University (2017-2018)
Kyoto University (2016)

Principal Investigator

Shimizu Akihiro  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (30584263)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsレドックス・フロー電池 / 二次電池 / キノン / 酸化還元 / 有機活物質 / π共役系 / 再生可能エネルギー / 有機活性物 / 電解酸化 / レドックス / フロー / パイ共役系
Outline of Final Research Achievements

To develop all organic redox flow batteries, we studied organic cathode active materials. Quinone derivatives, which are liquid at ambient temperature, were developed by examining substituent groups. The lithium batteries using the quinone derivative, which dissolves a supporting electrolyte, as organic cathode active materials exhibited the highest energy density among the catholytes developed for non-aqueous redox flow batteries. We also developed the new concept of “redox-flow batteries without organic solvents”.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

太陽光発電・風力発電などの再生可能エネルギーの有効活用として二次電池が盛んに研究されている。レドックス・フロー電池は大規模蓄電デバイスとして利用されているが、エネルギー密度が小さいことが課題である。本研究では、「溶媒を用いないレドックス・フロー電池」という新しいコンセプトを実証しており、学術的に意義が大きいだけでなく、高エネルギー密度も実現しており、社会的意義も大きい研究である。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 7 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Development of Electroorganic Reactions Utilizing Stabilized Reactive Species and Its Application to Organic Energy Storage Materials2018

    • Author(s)
      SHIMIZU Akihiro
    • Journal Title

      Electrochemistry

      Volume: 86 Issue: 6 Pages: 298-302

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.18-6-E2671

    • NAID

      130007504978

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • Year and Date
      2018-11-05
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  • [Journal Article] Generation and reactions of thiirenium ions by the Cation Pool method2018

    • Author(s)
      Shimizu Akihiro、Horiuchi Shun、Hayashi Ryutaro、Matsumoto Kouichi、Miyamoto Yu、Morisawa Yusuke、Wakabayashi Tomonari、Yoshida Jun-ichi
    • Journal Title

      Arkivoc

      Volume: 2018 Issue: 2 Pages: 97-113

    • DOI

      10.24820/ark.5550190.p010.302

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metal- and Oxidant-Free Alkenyl C-H/Aromatic C-H Cross-Coupling Using Electrochemically Generated Iodosulfonium Ions.2018

    • Author(s)
      Hayashi, R.; Shimizu, A.; Daives, J. A.; Ishizaki, Y.; Willis, C.; Yoshida, J.
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 57 Issue: 39 Pages: 1289112895-1289112895

    • DOI

      10.1002/anie.201807592

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Electrogenerated Cationic Reactive Intermediates: The Pool Method and Further Advances2018

    • Author(s)
      Yoshida Jun-ichi、Shimizu Akihiro、Hayashi Ryutaro
    • Journal Title

      Chemical Reviews

      Volume: 118 Issue: 9 Pages: 4702-4730

    • DOI

      10.1021/acs.chemrev.7b00475

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      2017 Research-status Report
  • [Journal Article] Liquid Quinones for Solvent-Free Redox Flow Batteries2017

    • Author(s)
      Shimizu Akihiro、Takenaka Keisuke、Handa Naoyuki、Nokami Toshiki、Itoh Toshiyuki、Yoshida Jun-Ichi
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 29 Issue: 41 Pages: 1606592-1606592

    • DOI

      10.1002/adma.201606592

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      2017 Research-status Report
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  • [Journal Article] Metal-Free Benzylic C-H Amination via Electrochemically Generated Benzylaminosulfonium Ions2017

    • Author(s)
      林 竜太朗・清水 章弘・宋 燁韜・芦刈 洋祐・野上 敏材・吉田 潤一
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 23 Issue: 1 Pages: 61-64

    • DOI

      10.1002/chem.201604484

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  • [Journal Article] The Stabilized Cation Pool Method: Metal- and Oxidant-Free Benzylic C-H/Aromatic C-H Cross-Coupling.2016

    • Author(s)
      Hayashi, R.; Shimizu, A.; Yoshida, J.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 138 Issue: 27 Pages: 8400-8403

    • DOI

      10.1021/jacs.6b05273

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  • [Presentation] 電気を使う C-H 結合の官能基化2019

    • Author(s)
      清水章弘
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      大阪大学理学部 平成30年度 化学・高分子コロキウム卒業記念講演会
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  • [Presentation] カチオンとアニオンが弱く相互作用するπ共役双性イオンの合成と近赤外吸収特性2019

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      清水章弘・石﨑優・新谷亮
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      電気化学会第86回大会
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  • [Presentation] 活性種を安定化して用いる 有機電解酸化反応と有機活物質の開発2018

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      清水章弘
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      2018年度第2回関西電気化学研究会
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  • [Presentation] フェナジニウムを基盤とする π共役双性イオンの合成と物性2018

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      清水章弘・石﨑優・新谷亮
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      第29回基礎有機化学討論会
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  • [Presentation] The Stabilized Cation Pool Method: Metal- and Oxidant-Free C-H/C-H Cross-Coupling2018

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      Akihiro Shimizu, Ryutaro Hayashi, Jun-ichi Yoshida
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      The 13th International Symposium on Organic Reactions (ISOR-13)
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  • [Presentation] 活性種を安定化して蓄積する有機電子移動反応の開発と有機蓄電材料開発への応用2018

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      清水章弘
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      電気化学会第85回大会
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    • Invited
  • [Presentation] 有機レドックス化学に基づく芳香族C-H結合の官能基化と機能性分子開発への応用2018

    • Author(s)
      清水章弘
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      平成29年度 第2回有機金属若手研究者の会
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    • Invited
  • [Presentation] 直接観測をめざしたグリコシルカチオンの電気化学的発生・蓄積の試み2018

    • Author(s)
      清水章弘・奥殿 純・林 竜太朗・吉田潤一
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      日本化学会第98春季年会2018
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  • [Presentation] 有機レドックス化学に基づくC-H 結合の官能基化2017

    • Author(s)
      清水章弘
    • Organizer
      日本化学会 第97春季年会 (2017)
    • Place of Presentation
      神奈川、慶応義塾大学
    • Year and Date
      2017-03-16
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  • [Presentation] Development of Functional Materials and Reactions Based on Open-Shell π-Conjugated Species2017

    • Author(s)
      Akihiro Shimizu
    • Organizer
      日本化学会 第97春季年会 (2017)
    • Place of Presentation
      神奈川、慶応義塾大学
    • Year and Date
      2017-03-16
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    • Invited
  • [Presentation] 電子ドナーと電子アクセプターからなるπ共役双性イオンの設計と合成と物性2017

    • Author(s)
      清水章弘・堀内俊・石﨑優・吉田潤一
    • Organizer
      日本化学会 第97春季年会 (2017)
    • Place of Presentation
      神奈川、慶応義塾大学
    • Year and Date
      2017-03-16
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  • [Presentation] アンスロキシド骨格を有するπ共役双性イオンの合成と電子構造2017

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      清水章弘・石﨑優・堀内俊・吉田潤一
    • Organizer
      第41回有機電子移動化学討論会
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  • [Presentation] Liquid Quinones as Cathode Active Materials for Organic Redox Flow Batteries2017

    • Author(s)
      Akihiro Shimizu, Keisuke Takenaka, Naoyuki Handa, Toshiki Nokami, Toshiyuki Itoh, Jun-ichi Yoshida
    • Organizer
      ISNA 2017 (17th International Symposium on Novel Aromatic Compounds)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 近赤外吸収を示す開殻π共役双性イオン2017

    • Author(s)
      清水章弘・石﨑優・堀内俊・吉田潤一
    • Organizer
      第28回基礎有機化学討論会
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  • [Presentation] 電気化学的手法によるπ共役双性イオンの合成と物性2017

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      清水章弘,石﨑優,堀内俊,吉田潤一
    • Organizer
      2017年電気化学秋季大会
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  • [Presentation] カチオン種を発生・蓄積する 有機電解反応の開発2016

    • Author(s)
      清水章弘
    • Organizer
      第5回化学フロンティア研究会
    • Place of Presentation
      高知、高知工科大学
    • Year and Date
      2016-07-30
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  • [Presentation] キノンを基盤とする有機正極活物質の設計・合成と酸化還元特性2016

    • Author(s)
      清水章弘・谷澤秀弥・矢三勇介・稲富友・北條伸彦・鈴木拡哲・吉田潤一
    • Organizer
      第40回有機電子移動化学討論会
    • Place of Presentation
      新潟、新潟大学
    • Year and Date
      2016-06-23
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  • [Presentation] 活性種の電子状態の制御に基づく電子移動反応と有機電池材料の開発2016

    • Author(s)
      清水章弘
    • Organizer
      第40回有機電子移動化学討論会
    • Place of Presentation
      新潟、新潟大学
    • Year and Date
      2016-06-23
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    • Invited
  • [Presentation] Electrochemical Intramolecular C-H Amination of Aromatic Compounds2016

    • Author(s)
      Akihiro Shimizu, Tatsuya Morofuji, Jun-ichi Yoshida
    • Organizer
      229th ECS Meeting
    • Place of Presentation
      アメリカ、サンディエゴ
    • Year and Date
      2016-05-29
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    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 大阪大学大学院基礎工学研究科 新谷研究室

    • URL

      http://www.chem.es.osaka-u.ac.jp/poc/

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  • [Remarks] 日本化学会 新領域研究グループ サステイナブル・機能レドックス化学

    • URL

      http://redox.chemistry.or.jp/

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  • [Remarks] 大阪大学基礎工学研究科新谷研究室

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      http://www.chem.es.osaka-u.ac.jp/poc/

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  • [Remarks] 京都大学大学院工学研究科 合成・生物化学専攻 吉田研究室

    • URL

      http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/yoshida-lab/

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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