| Project/Area Number |
22K14499
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
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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) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 光蓄電池 / 正極材料 / 光電気化学 / スピネル型酸化物 / 結晶構造 / 光充電 / 不均化反応 / 光触媒 / 電気化学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，光駆動による蓄電池正極材料の充電反応（キャリアイオンの脱離反応）の実証と高効率化に向けて，スピネル型酸化物に着目した系統的な調査から，その光電気化学反応に関する基礎的理解を得ること目指す．種々の組成のスピネル型酸化物における光電気化学挙動の比較から光照射下の安定性を向上する材料設計指針を構築し，高効率な光充電を実現する正極材料開発を推進する．加えて，電極に利用する光触媒-正極材料間の電子移動に関して考察するとともに，電解液等のその他の電池構成要素の最適化を行う．以上の研究を通じて，従来の蓄電池の電気化学に光化学を融合した学際領域を開拓する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we focused on the photo-electrochemical behavior of spinel-oxide cathode materials for developing advanced photo-rechargeable batteries. We achieved to demonstrate the photo-charging of a series of spinel-oxide materials under illumination. Furthermore, we found that the disproportionation of transition metals was one of the reasons for the degradation of the cathode materials under illumination and proposed a design guideline for improving the stability.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
光照射下における蓄電池正極材料の電気化学挙動の詳細は未解明であり，種々のスピネル型酸化物を用いた系統的な研究からそのメカニズムおよび性能向上に向けた設計指針を示した点に学術的な意義がある．さらに，光蓄電池は太陽光エネルギーの有効利用や小型デバイス用の電源として有望な次世代蓄電池の候補であり，その正極材料開発を推し進める本研究成果は社会的にも意義深い．
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