| Project/Area Number |
20K22460
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Shimokawa Kohei 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (30876719)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 光蓄電池 / スピネル型酸化物 / 正極材料 / 光電気化学 / 結晶構造設計 / 光触媒 / 光充電 / 蓄電池 |
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| Outline of Research at the Start |
持続可能社会の実現に向けて，自然エネルギーを利用したユビキタス「発電」と，得られたエネルギーを蓄える「蓄電」が融合したシステムの開発が求められている．本研究では，これらの一体型デバイスとして，光充電（光励起による電極材料の充電反応の駆動）が可能な蓄電池の開発を目指す．正極材料の候補としてスピネル型酸化物に着目し，光照射による電子励起が充放電特性に及ぼす影響を解明することで，光充電式の蓄電池に適した電極材料の設計指針を確立することを目的とする．この目的達成により，既存の蓄電池材料の学理に光化学を融合した新たな学際領域を切り拓き，光充電式蓄電池の開発に向けた基盤を構築する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this work, we have investigated the feasibility of photo-rechargeable batteries (PRBs) with spinel-oxide cathode materials. Li extraction from spinel LiMn2O4 under illumination was demonstrated in a half-cell setup utilizing a photocatalyst and electron acceptor. Furthermore, the stability in photo-charging increased by changing the composition of spinel cathode materials. We have therefore succeeded to provide a fundamental guideline for developing PRBs.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
持続可能社会の実現に向けて，再生可能エネルギーである太陽光の有効利用は重要な課題の一つである．太陽光発電では光を電気に変換可能であるが，エネルギーを蓄えるためには蓄電池との接続が必要になる．本研究は，光による「発電」とその「蓄電」を融合したデバイスである光蓄電池の開発に向けた学術・技術基盤を構築するものであり，また将来的に開発に成功すれば社会的にも大きなインパクトを与える意義深い成果である．
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