Development of High-rate Intercalation Electrode by Nano-structural Control of Ion and Electron Transfer Paths

• Project/Area Number: 18350109
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Inorganic industrial materials
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: MORIGUCHI Isamu Nagasaki University, 工学部, 教授 (40210158)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): YAMADA Hirotoshi 長崎大学, 工学部, 准教授 (10359961)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥17,380,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2008: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2007: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000); Fiscal Year 2006: ¥6,200,000 (Direct Cost: ¥6,200,000)
• Keywords: 多孔体 / ナノコンポジット電極 / コロイド / ナノ多孔体 / グラファイト / Liイオン二次電池 / 高速充放電 / オリビン / リチウムリン酸マンガン / リチウムリン酸鉄 / コロイド結晶 / 酸化バナジウム / カーボン / 電気二重層 / キャパシタ / V_2O_5 / Li二次電池 / インターカレーション

Research Abstract

メゾ・マクロ細孔を有するナノ多孔カーボンを合成し, 同構造が電解質イオンの高速移動に有効であることを明らかにした。また, グラファイトやTiO_2/カーボンナノチューブ複合系の規則ナノ多孔体を新規に合成し, 優れた高速充放電特性を示すことを明らかにした。また, V_2O_5/多孔カーボン複合系において, 3次元に連続した規則多孔構造の高速充放電特性をシミュレーションするとともに, そのモデル構造体を実際に合成し, 超高速充放電特性の発現を実証した。

Research Products

• [Journal Article] Colloidal Crystal-derived Nanoporous Electrode Materials of Cut SWNTs-assembly and TiO_2/SWNTs Nanocpmposite (2008)
  • Author(s): I. Moriguchi, Y. Shono, H. Yamada, T. Kudo
  • Journal Title: J. Phys. Chem B, 112(46) Pages: 14560-14565
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rate capability of lithium intercalation into nano-porous graphitized carbons (2008)
  • Author(s): H. Yamada, Y. Watanabe, I. Morigchi, T. Kudo
  • Journal Title: Solid State Ionics 179 Pages: 1706-1709
  • NAID: 120006981102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Double Layer Capacitance on Hierarchical Porous Carbons in an Organic Electrolyte (2008)
  • Author(s): H. Yamada, I. Morigchi, T. Kudo Electric
  • Journal Title: J. Power Sources 175 Pages: 651-656
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Liイオンニ次電池の高出力・大容量化に向けた電極材料ナノ構造制御 (2008)
  • Author(s): 森口勇, 山田博俊
  • Journal Title: 電池技術委員会 20-07 Pages: 1-7
• [Journal Article] Electric Double Layer Capacitance on Hierarchical Porous Carbons in an Organic Electrolyte (2008)
  • Author(s): H. Yamada
  • Journal Title: J. Power Sources 175 Pages: 651-656
  • NAID: 120006983896
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rate capability of lithium intercalation into nano-porous graphitized carbons (2008)
  • Author(s): H. Yamada
  • Journal Title: Solid State Ionics 179 Pages: 1706-1709
  • NAID: 120006981102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Colloidal Crystal-derived Nanoporous Electrode Materials of Cut SWNTs-assembly and TiO_2/SWNTs Nanocomposite (2008)
  • Author(s): I. Moriguchi
  • Journal Title: J. Phys. Chem. B 112 Pages: 14560-14565
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High Power Battery Electrodes Using Nanoporous V_2O_5/Carbon Composites (2007)
  • Author(s): H. Yamada, K. Tagawa, M. Komatsu, I. Moriguchi, T. Kudo
  • Journal Title: J. Phys. Chem C, 111 Pages: 8397-8402
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly active Pt catalyst fabricated on 3-D porous carbon (2007)
  • Author(s): H. Yamada, T. Hirai I. Moriguchi, T. Kudo
  • Journal Title: J. Power Sources 164(2) Pages: 538-543
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical Study on High Electrochemical Double Layer Capacitance of Ordered Porous Carbons with both Meso/Macropores and Micropores (2007)
  • Author(s): H. Yamada, H. Nakamura, F. Nakahara, I. Moriguchi, T. Kudo
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C,111(1) Pages: 227-233
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] キャパシタ用カーボンナノ多孔構造制御と充放電特性 (2007)
  • Author(s): 森口勇
  • Journal Title: 炭素素原料科学と材料設計IX, CPC研究会 第2編2.1 Pages: 41-48
• [Journal Article] High Power Battery Electrodes Using Nanoporous V_2O_5/Cabon Composites (2007)
  • Author(s): H. Yamada, K.Tagawa, M. Komatsu, I. Moriguchi, T. Kudo
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry C 111 Pages: 8397-8402
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical Study on High Electrochemical Double Layer Capacitance of Ordered Porous Carbons with both Meso-/Macropores and Micropores (2007)
  • Author(s): H.Yamada, H.Nakamura, Y.Watanabe, I.Moriguchi, T.Kudo
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry C 111巻・1号 Pages: 227-233
• [Journal Article] Development of High Performance Charging-Discharging Electrode Materials (2006)
  • Author(s): I.Moriguchi, H.Yamada, T.Kudo
  • Journal Title: Proceedings of the 9^<th> Joint Symposium of Nagasaki University and Cheju National University on Science and Technology Pages: 175-178
• [Journal Article] ナノ多孔構造制御による高速充放電電極材料の開発 (2006)
  • Author(s): 森口 勇, 山田博俊, 工藤徹一
  • Journal Title: キャパシタ技術 13巻・2号 Pages: 63-73
• [Journal Article] Rate Capability of Lithium Intercalation into Nano-porous Graphitized Carbons
  • Author(s): H. Yamada, Y. Watanabe, I. Moriguchi, T. Kudo
  • Journal Title: Solid State Ionics (印刷中)
  • NAID: 120006981102
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Development of Nanoporous Electrode Materials by the Assistance of Colloid Chemistry (2008)
  • Author(s): I. Moriguchi
  • Organizer: The 236^<th> ACS National Meeting & Exposition
  • Place of Presentation: フィラデルフィア(アメリカ合衆国)
  • Year and Date: 2008-08-18
• [Presentation] ナノ構造を有するV_20_5/cのLiインターカレーション特性(3AO3) (2008)
  • Author(s): 松尾佳祐, 山田博俊, 森口勇
  • Organizer: 第34回固体イオニクス討論会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] ナノ多孔構造制御と高速充放電機能 (2008)
  • Author(s): 森口勇
  • Organizer: ナノ多孔構造制御と高速充放電機能第29回日本化学会九州支部シンポジウム「ナノ材料・構造が創り出す新しい機能」
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 高出力・大容量な電気化学エネルギーデバイスを目指して (2008)
  • Author(s): 森口勇
  • Organizer: 2008未来エネルギー研究協会講演会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] グラファイト化多孔カーボン電極の構造とリチウムインターカレーション特性 (2008)
  • Author(s): 山田博俊, 山村保明, 渡辺裕子, 森口勇, 工藤徹一
  • Organizer: 第49回電池討論会
  • Place of Presentation: 堺(大阪)(1F28)
• [Presentation] Liイオンニ次電池の高出力・大容量化に向けた電極材料ナノ構造制御 (2008)
  • Author(s): 森口勇, 山田博俊
  • Organizer: 第342回電池技術委員会講演会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Development of nanoporous electrode materials by the assistance of colloid chemistry (2008)
  • Author(s): I. Moriguchi
  • Organizer: The 236^<th> American Chemical Society National Meeting & Expositon,Philadelphia
  • Place of Presentation: USA
• [Presentation] High-rate Ion-transportable Nanoporous Carbons as a High Performance Electric Double-layer Capacitor Material (2008)
  • Author(s): I. Moriguchi, H. Yamada
  • Organizer: 5^<th> International Conference Interfaces Against Pollution 2008
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] ナノ多孔性V_2O_5/Cナノ複合体の作製と高速Liインターカレーション特性 (2007)
  • Author(s): 山田博俊, 田川和樹, 松尾圭祐, 森口勇, 工藤徹一
  • Organizer: 第33回固体イオニクス討論会
  • Place of Presentation: 名古屋(1B011)
• [Presentation] グラファイト化した多孔カーボン電極のリチウムインターカレーション特性 (2007)
  • Author(s): 山田博俊, 渡辺裕子, 森口勇, 工藤徹一
  • Organizer: 第48回電池討論会
  • Place of Presentation: 福岡(2B05)
• [Presentation] 高出力高容量V_2O_5/C多孔複合電極の創製 (2007)
  • Author(s): 田川和樹, 松尾佳祐, 小松真治, 山田博俊, 森口勇, 工藤徹一
  • Organizer: 第48回電池討論会
  • Place of Presentation: 福岡(2A23)
• [Presentation] ナノ細孔構造と電気二重層キャパシタ特性 (2007)
  • Author(s): 森口勇, 山田博俊
  • Organizer: 第60回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 松本
• [Presentation] Development of Carbon/Metal Oxide Nanocomposite Electrode Materials (2007)
  • Author(s): Isamu Moriguchi, Hirotoshi Yamada
  • Organizer: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Fabrication and lithium insertion properties of nano-porous graphitized carbons(124) (2007)
  • Author(s): H. Yamada, Y. Watanabe, I. Moriguchi, T. Kudo
  • Organizer: 16^<th> International Conference on Solid State Ionics(SSI-16)
  • Place of Presentation: Shanghai, China
• [Presentation] High Electrochemical Double Layer Capacitance of Ordered Porous Carbons with both Meso-/Macropores and Micropores (2007)
  • Author(s): H. Yamada, I. Moriguchi, T. Kudo
  • Organizer: 2007 International Conference on Advanced Capacitors (ICAC2007)(211)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Porous V_2O_5/Carbon Nano-compositers with High Capacity and High Power (2007)
  • Author(s): I. Moriguchi, M. Komatsu, K. Tagawa, H. Yamada, T. Kudo
  • Organizer: 2007 International Conference on Advanced Capacitors(ICAC2007)(28)
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] コロイド結晶テンプレート法により作製したメゾ・マクロ多孔カーボンの有機電解液中でのEDLC特性(2P06) (2007)
  • Author(s): 山田博俊, 森口勇, 工藤徹一
  • Organizer: 電気化学会第74回大会
  • Place of Presentation: 千葉
• [Presentation] 積層構造を有する多孔性V_20_5/C電極の出力特性(1G28) (2006)
  • Author(s): 田川和樹, 小松真治, 山田博俊, 森口勇, 工藤徹一
  • Organizer: 2006電気化学秋季大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 多孔性グラファイト化カーボンの作製とリチウムイオンニ次電池負極特性(2G07) (2006)
  • Author(s): 渡邉裕子, 山田博俊, 森口勇, 工藤徹一
  • Organizer: 2006年電気化学秋季大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Porous Nanocomposite of TiO_2/SWNTs as a High Rate Li-insertion/extraction Electrode Material (2006)
  • Author(s): I. Moriguchi, Y. Shono, H. Yamada, T. Kudo
  • Organizer: 209^<th> ECS Meeting-Denver
  • Place of Presentation: Cororado, USA(108)
• [Presentation] High Rate Performance of Li-insertion/extraction Electrode of Porous V_2O_5 / carbon Nanocomposites (2006)
  • Author(s): H. Yamada, Y. Matsumoto, I. Moriguchi, T. Kudo
  • Organizer: 209^<th> ECS Meeting-Denver
  • Place of Presentation: Cororado, USA(115)
• [Book] "Self-Assembly-Assisted Fabrication of Inorganic Nanoporous Electrode Materials"In Bottom-up Nanofabrication : Supramolecules, Self- Assemblies, and Organized Films (2009)
  • Author(s): I. Moriguchi
  • Publisher: American Scientific Publishers
• [Book] 電極ナノ多孔構造のインピーダンス解析例「インピーダンスの測定ノウハウとデータ解析の進め方」 (2009)
  • Author(s): 山田博俊, 森口勇
  • Publisher: 技術情報協会
• [Book] 「擬似容量キャパシタ-金属酸化物 : 構造規制酸化物」, キャパシタ便覧第8章第4節第2項b (2009)
  • Author(s): 山田博俊, 森口勇
  • Publisher: 丸善
• [Book] Bottom-up Nanofabrication : Supramolecules, Self-Assemblies, and Organized Films (2009)
  • Author(s): I. Moriguchi
  • Publisher: American Scientific Publishers
• [Book] ナノ構造を用いたLiイオン2次電池の開発動向, 「2008最新電池技術大全」 (2008)
  • Author(s): 森口勇, 山田博俊
  • Publisher: (株)電子ジャーナル