Electrochemical anomalies of highly concentrated organic solutions

• Project/Area Number: 23750211
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Functional materials/Devices
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: YAMADA Yuki 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30598488)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2013: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2012: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2011: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: リチウムイオン電池 / 高濃度 / 電気化学安定性 / 黒鉛 / 有機電解液 / 二次電池 / 電解液 / 高電圧化 / 電位窓 / 溶媒和 / インターカレーション / リチウム電池 / 黒鉛電極

Research Abstract

We focused on superconcentrated organic solutions as a new electrolyte for high-performance lithium-ion batteries. We observed enhanced electrochemical stability at both positive and negative electrodes in superconcentrated organic electrolytes. Using the salt-superconcentrating strategy, we realized reversible operation of graphite negative electrode in various organic solvents without organic carbonate. These findings provide a new guideline for designing a new organic electrolyte and contribute to the development of high-voltage lithium-ion batteries.

Research Products

• [Journal Article] General observation of lithium intercalation into graphite in ethylene-carbonate-free superconcentrated electrolytes (2014)
  • Author(s): Yuki Yamada, Kenji Usui, Ching Hua Chiang, Keisuke Kikuchi, Keizo Furukawa, Atsuo Yamada
  • Journal Title: ACS Applied Materials & Interfaces Volume: in press Issue: 14 Pages: 10892-10899
  • DOI: 10.1021/am5001163
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 種々の高濃度有機電解液を用いたECフリー黒鉛負極反応 (2014)
  • Author(s): 碓井健司、Chian Ching Hua、川上麗子、菊池圭輔、山田裕貴、山田淳夫
  • Organizer: 電気化学会第81回大会
  • Place of Presentation: 大阪府吹田市
  • Year and Date: 2014-03-29
• [Presentation] 種々の高濃度有機電解液を用いたECフリー黒鉛負極反応 (2014)
  • Author(s): 碓井健司、Chiang Ching Hua、川上麗子、菊池圭輔、山田裕貴、山田淳夫
  • Organizer: 電気化学会第81回大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス、大阪府
• [Presentation] Crystallinity gapにおける有機電解液の特異的電気化学特性 (2013)
  • Author(s): 山田裕貴、八重樫諒、古川恵三、菊池圭輔、川上麗子、山田淳夫
  • Organizer: 電気化学会第80回大会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2013-03-30
• [Presentation] 溶媒分子の配位状態制御による有機溶液の新機能発現 (2012)
  • Author(s): 八重樫諒、山田裕貴、西村真一、安部武志、山田淳夫
  • Organizer: 第53回電池討論会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市
  • Year and Date: 2012-11-14
• [Presentation] Increasing both anodic and cathodic stability of ether-based electrolyte for Li-air and Li-ion batteries (2012)
  • Author(s): Makoto Yaegashi, Yuki Yamada, Shin-ichi Nishimura, Takeshi Abe, Atsuo Yamada
  • Place of Presentation: 米国ホノルル
  • Year and Date: 2012-10-08
• [Presentation] Increasing both anodic and cathodic stability of organic electrolytes (2012)
  • Author(s): Yuki Yamada, Makoto Yaegashi, Shin-ichi Nishimura, Takeshi Abe, Atsuo Yamada
  • Organizer: 16th International Meeting on Lithium Batteries
  • Place of Presentation: 韓国チェジュ市
  • Year and Date: 2012-06-21
• [Presentation] 過剰リチウム塩添加による有機電解液の耐酸化性及び耐還元性向上 (2012)
  • Author(s): 八重樫諒、山田裕貴、西村真一、安部武志、山田淳夫
  • Organizer: 電気化学会第79回大会
  • Place of Presentation: 静岡県浜松市
  • Year and Date: 2012-03-30
• [Presentation] 過剰リチウム塩添加による有機電解液の耐酸化性及び耐還元性向上 (2012)
  • Author(s): 八重樫諒、山田裕貴、西村真一、安部武志、山田淳夫
  • Organizer: 電気化学会第79会大会
  • Place of Presentation: 静岡県浜松市
• [Presentation] Increasing both Anodic and Cathodic Stability of Organic Electrolytes (2012)
  • Author(s): Yuki Yamada, Makoto Yaegashi, Shin-ichi Nishimura, Takeshi Abe, Atsuo Yamada
  • Organizer: The 16th International Meeting on Lithium Batteries （発表確定）
  • Place of Presentation: 韓国済州島
• [Presentation] Crystallinity gapにおける有機電解液の特異的電気化学特性
  • Author(s): 山田裕貴, 八重樫諒, 古川恵三, 菊池圭輔, 川上麗子, 山田淳夫
  • Organizer: 電気化学会第80回大会
  • Place of Presentation: 東北大学・宮城県仙台市
• [Presentation] 溶媒分子の配位状態制御による有機溶液の新機能発現
  • Author(s): 八重樫 諒, 山田裕貴, 西村真一, 安部武志, 山田淳夫
  • Organizer: 第53回電池討論会
  • Place of Presentation: ヒルトン福岡シーホーク・福岡県福岡市
• [Presentation] Increasing both Anodic and Cathodic Stability of Organic Electrolytes
  • Author(s): Yuki Yamada, Makoto Yaegashi, Shin-ichi Nishimura, Takeshi Abe, Atsuo Yamada
  • Organizer: 16th International Meeting on Lithium Batteries
  • Place of Presentation: 韓国・済州市
• [Presentation] Increasing Both Anodic and Cathodic Stability of Ether-Based Electrolyte for Li-Air and Li-Ion Batteries
  • Author(s): Makoto Yaegashi, Yuki Yamada, Shin-ichi Nishimura, Takeshi Abe, and Atsuo Yamada
  • Organizer: 222nd Meeting of Electrochemical Society
  • Place of Presentation: 米国・ホノルル
• [Remarks]
  • URL: http://www.yamada-lab.t.u-tokyo.ac.jp/
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.yamada-lab.t.u-tokyo.ac.jp/
• [Remarks] researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/yuki_yamada/
• [Remarks] ReaD & Researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/yuki_yamada/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 非水系二次電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198599
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含む電解液群 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下7名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198598
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 非水系二次電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下6名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198281
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶液とを含む電解液群 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下7名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198598
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 溶媒可溶性の正極活物質を含む電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下2名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198597
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 蓄電装置 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下2名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198596
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶液とを含む電解液を具備するキャパシタ (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下2名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198595
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 蓄電装置 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198594
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 非水電解質二次電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198593
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶液とを含む電解液の製造方法 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下7名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198556
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶液とを含む電解液 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下7名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198414
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶液とを含む高粘度電解液 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下7名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198303
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 非水系二次電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198289
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 非水系二次電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198288
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] リチウムイオン二次電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198285
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 非水電解質二次電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198284
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 非水系二次電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198283
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 非水系二次電池 (2013)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-198282
  • Filing Date: 2013-09-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] リチウム二次電池用電解液、及び当該電解液を含む二次電池 (2012)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、周豪慎、李福軍
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2012-069738
  • Filing Date: 2012-03-26
• [Patent(Industrial Property Rights)] アセトニトリル電解液を用いたリチウム-空気電池 (2012)
  • Inventor(s): 山田淳夫、山田裕貴、八重樫諒
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2012-069739
  • Filing Date: 2012-03-26