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超軽量全固体リチウム電池実現のためのイオン機能材料の創製

Research Project

Project/Area Number 21360314
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

前川 英己  Tohoku University, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60238847)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高田 和典  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (40354401)
Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2010: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2009: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
Keywordsリチウム / 二次電池 / 軽量 / 全固体 / 電解質 / イオン伝導 / 電気化学 / NMR
Research Abstract

平成22年度は、引き続き室温以下でのリチウム超イオン伝導相の安定化と、その電気化学的評価を行った。現在までに、ハロゲン化物の水素化物への固溶、ならびに超イオン伝導相の室温以下までの安定化が可能であることが示されている。新たに、LiNH_2へのヨウ化リチウムの固溶によって、新規リチウムイオン伝導性結晶相が生成することがわかった(MatsuoらChem.Mater.22,2702(2010))。またLiAlH_4およびLi_3AlH_6において、ハロゲン化リチウムとの固溶により、リチウムイオン伝導度が向上することが明らかになった(OguchiらJ.Appl.Phys.,107,096104(2010))。一方、LiBH_4へのハロゲン化リチウムの固溶に伴う格子定数、並びにイオン伝導の精密測定により、固溶による活性化エネルギー低下とそのメカニズムについて新たな知見を得ることが出来た(MiyazakiらSolid State Ionics online(2010))。LiBH_4とLiCoO_2,Li金属との間で全固体電池を作成している。特に薄膜を用いた全固体電池で、正極界面への第2層の導入が充放電の向上に効果的であることが示唆される結果が得られた。また、LiBH_4を電解質として用いた全固体電池において、その充放電特性を評価したところ開回路電位はLi負極で4V、In負極で3.3V程度の理論起電圧と一致し、充放電容量は界面の設計によって理論容量近くまで到達可能であることが予想された。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2010 2009

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Synthesis and lithium fast-ion conductivity of a new complex hydride Li_3(NH_2)_2I with double-layered structure2010

    • Author(s)
      M.Matsuo, ら
    • Journal Title

      Chem.Mater.

      Volume: 22 Pages: 2702-2704

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lithium-ion conduction in complex hydrides LiAIH_4 and Li_3AIH_62010

    • Author(s)
      H.Oguchi, ら
    • Journal Title

      J.Appl.Phys.

      Volume: 107 Pages: 96104-96104

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Room temperature lithium fast-ion conduction and phase relationship of LiI stabilized LiBH_42010

    • Author(s)
      R.Miyazaki, ら
    • Journal Title

      Solid State Ionics

      Volume: 107(online)

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Complex Hydrides with (BH_4)- and (NH_2)- Anions as New Lithium Fast-Ion Conductors2009

    • Author(s)
      M.Matsuo, et al.
    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc. 131

      Pages: 16389-16391

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stabilization of lithium superionic conduction phase and enhancement of conductivity of LiBH_4 by LiCl addition2009

    • Author(s)
      M.Matsuo, et al.
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 94

      Pages: 84103-84103

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental and computational studies on structural transitions in the LiBH_4-LiI pseudobinary system2009

    • Author(s)
      H.Oguchi, et al.
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 94

      Pages: 141912-141912

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article]2009

    • Author(s)
      前川英己
    • Journal Title

      次世代型二次電池材料の開発(共著)(シーエムシー出版)

      Pages: 53-66

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Solid-state NMR analysis of defects in energy conversion materials2010

    • Author(s)
      H.Maekawa, ら
    • Organizer
      Paciftchem 2010
    • Place of Presentation
      Hawaii, U.S.A.
    • Year and Date
      2010-12-18
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] NMR Studies of Defects in Oxides (招待講演)2009

    • Author(s)
      H.Maekawa
    • Organizer
      MS & T 2009
    • Place of Presentation
      ピッツバーグ(米国)
    • Year and Date
      2009-10-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2016-04-21  

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