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Electronic-structure analyses of electrode materials for rechargeable battery by operando soft X-ray absorption/emission spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 25871186
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Physical chemistry
Analytical chemistry
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

ASAKURA Daisuke  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 省エネルギー研究部門, 研究員 (80435619)

Research Collaborator HOSONO Eiji  
HARADA Yoshihisa  
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2015: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsリチウムイオン電池 / 電極材料 / 酸化還元反応 / 軟X線分光 / オペランド解析
Outline of Final Research Achievements

In order to improve the performances of Li-ion-battery electrodes for applications to automobiles, detailed understandings of the charge-discharge reactions are of particular importance. In this study, an in situ cell for operando soft X-ray spectroscopy, which can directly clarify the transition-metal (TM) 3d and oxygen 2p orbitals in the electrode materials, was developed. The TM L3-edge operando soft X-ray emission spectroscopy measurements were performed for several electrode materials. For LiMn2O4, detailed information of the Mn3+ and Mn4+ states was obtained. Furthermore, a contribution of the O 2p orbital to the redox reaction was revealed.

Report

(4 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Research-status Report
  • 2013 Research-status Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 6 results) Book (2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] <i>Operando</i> Soft X-ray Emission Studies of Lithium-Ion Batteries2016

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、原田慈久
    • Journal Title

      Hyomen Kagaku

      Volume: 37 Issue: 2 Pages: 66-71

    • DOI

      10.1380/jsssj.37.66

    • NAID

      130005127235

    • ISSN
      0388-5321, 1881-4743
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Operando soft x-ray emission spectroscopy of LiMn2O4 thin film involving Li-ion extraction/insertion reaction2015

    • Author(s)
      D. Asakura, E. Hosono, H. Niwa, H. Kiuchi, J. Miyawaki, Y. Nanba, M. Okubo, H. Matsuda, H. Zhou, M. Oshima, Y. Harada
    • Journal Title

      Electrochemistry Communications

      Volume: 50 Pages: 93-96

    • DOI

      10.1016/j.elecom.2014.09.015

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] コンバージョン反応を伴うFe2O3負極のオペランド軟X線発光分光2016

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      電気化学会第83回大会
    • Place of Presentation
      大阪大学 (大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2016-03-29
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウムイオン電池の電極の軟X線RIXSとオペランド分光2016

    • Author(s)
      朝倉大輔
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学 (仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-20
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    • Invited
  • [Presentation] 鉄系リチウムイオン電池電極材料のオペランド軟X線発光分光2016

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      第29回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      オークビレッジ柏の葉 (千葉県柏市)
    • Year and Date
      2016-01-10
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  • [Presentation] 軟X線発光分光によるリチウム電池のオペランド計測2015

    • Author(s)
      朝倉大輔
    • Organizer
      2015年真空・表面科学合同講演会 第56回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-12-03
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    • Invited
  • [Presentation] Electrochemical operando soft x-ray emission spectroscopy for Li-ion-battery electrodes2015

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      16th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
    • Place of Presentation
      カールスルーエ工科大学(カールスルーエ、ドイツ)
    • Year and Date
      2015-08-25
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Operando electronic-structure analysis for the cathode materials of Li-ion battery by soft X-ray emission spectroscopy2015

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      4th International Symposium on Energy Challenges and Mechanics
    • Place of Presentation
      Hilton Aberdeen Treetops Hotel (アバディーン、イギリス)
    • Year and Date
      2015-08-13
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 軟X線発光分光から見たリチウムイオン電池正極材料における遷移金属-酸素間の電荷移動効果2015

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、難波優輔、周豪慎、室隆桂之
    • Organizer
      電気化学会大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(横浜市)
    • Year and Date
      2015-03-17
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  • [Presentation] 軟X線分光による蓄電池材料のオペランド電子状態解析2015

    • Author(s)
      朝倉大輔
    • Organizer
      日本放射光学会
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • Year and Date
      2015-01-11
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    • Invited
  • [Presentation] オペランド軟X線発光分光用LiMn2O4電極チップの開発2014

    • Author(s)
      細野英司、朝倉大輔、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      電池討論会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2014-11-21
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] オペランド軟X線発光分光を用いたLiMn2O4の電子状態解析2014

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      電池討論会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2014-11-21
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 軟X線発光分光によるLiMn2O4のオペランド電子状態解析2014

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      固体イオニクス討論会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2014-11-16
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] オペランド軟X線発光分光用LiMn2O4電極チップの開発と電子状態解析2014

    • Author(s)
      細野英司、朝倉大輔、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      エレクトロセラミックス研究討論会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2014-10-24
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  • [Presentation] オペランド軟X線発光分光によるLiMn2O4の電子状態解析2014

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      電気化学秋季大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-27
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  • [Presentation] オペランド軟X線分光によるLiイオン電池正極材料の電子状態解析2014

    • Author(s)
      朝倉大輔
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-18
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    • Invited
  • [Presentation] 水溶液系電解質を用いたLiMn2O4の電気化学オペランド軟X線発光分光2014

    • Author(s)
      細野英司、朝倉大輔、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      日本セラミックス協会秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-09-09
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] リチウムイオン電池正極材料LiMn2O4のオペランド軟X線発光分光2014

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07
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  • [Presentation] Operando Soft X-ray Emission Spectroscopy of Electrode Materials for Li-Ion Batteries2014

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • Place of Presentation
      EPFL(ローザンヌ、スイス)
    • Year and Date
      2014-09-01
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Operando Mn L3 RIXS of LiMn2O4 with electrochemical Li-ion extraction/insertion2014

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • Organizer
      International Workshop on Photoionization and Resonant Inelastic X-Ray Scattering 2014
    • Place of Presentation
      ETTORE MAJORANA FOUNDATION AND CENTER OR SCIENTIFIC CULTURE(エリチェ、イタリア)
    • Year and Date
      2014-08-30
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  • [Presentation] コアシェル型プルシアンブルー類似体におけるリチウムイオン脱挿入反応

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      朝倉大輔、大久保將史、水野善文、周豪慎、Carissa H. Li、Daniel R. Talham
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      錯体化学会第63回討論会
    • Place of Presentation
      琉球大学(沖縄県西原町)
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  • [Presentation] コアシェル型プルシアンブルー類似体を用いたリチウムイオン電池電極材料の電気化学特性

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      朝倉大輔、大久保將史、水野善文、周豪慎、Carissa H. Li、Daniel R. Talham
    • Organizer
      第39回固体イオニクス討論会
    • Place of Presentation
      くまもと県民交流館パレア(熊本市)
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  • [Presentation] 水系電解液を用いたLiMn2O4のオペランド軟X線発光分光

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
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      電気化学会第81回大会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
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  • [Book] チタン Vol.64, No.22016

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      日本チタン協会
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  • [Book] 工業材料2015年4月号2015

    • Author(s)
      朝倉大輔、細野英司
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      日刊工業出版プロダクション
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      2014 Research-status Report
  • [Remarks] 産総研プレスリリース(2014/11/24)

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2014/pr20141125/pr20141125.html

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 軟X線を用いた二次電池オペランド測定用電極2014

    • Inventor(s)
      朝倉大輔、細野英司、松田弘文
    • Industrial Property Rights Holder
      産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2014-164810
    • Filing Date
      2014-08-13
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URL: 

Published: 2014-07-25   Modified: 2019-07-29  

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