2023 Fiscal Year Final Research Report

Advanced Research on Next-Generation Super Redox Capacitors

Research Project

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Project/Area Number	19H00882
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 31:Nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	Naoi Katsuhiko 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (70192664)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	近岡優東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00908626) 沖田尚久東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70846625) 岩間悦郎東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90726423) 松村圭祐東京農工大学, 学内共同利用施設等, 特任助教 (60962206) 宮本淳一東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (30450662)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2024-03-31
Keywords	キャパシタ / 循環型エネルギー / 再生可能エネルギー / 省エネルギー
Outline of Final Research Achievements	In this research, we aimed to develop a new concept of energy storage device, Super Redox Capacitors (SRCs), which efficiently accepts and circulates renewable energy (solar power) to realize a sustainable energy circulation society. We newly developed lithium insertion materials with ultrahigh charge/discharge rate capabilities at the level of supercapacitors, such as activated LVO, γ-LVO, Ti-LVP carbon composites. These materials were combined to construct SRC full cells, and their electrochemical properties were evaluated. The SRCs demonstrated excellent electrochemical performances with a capacity retention of over 75% at high C-rates exceeding 100 C, and maintained 85% of its initial capacity even after 10,000 cycles. This confirms that our developed SRCs have high applicability for efficient solar power storage systems.
Free Research Field	電気化学、エネルギー化学、キャパシタ、リチウムイオン電池、再生可能エネルギー、植物・微生物電池
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	リチウムインサーション系材料から高速なキャパシタ材料への転換手法を提案する本技術によって、現行の電池とキャパシタをハイブリット化した特性を超えた新しい次元のエネルギーデバイスが実現可能となる。本デバイスは、従来不可能であった太陽光や風力などの再エネやエナジーハーベストなどの循環型エネルギーを超高効率でやり取りするエネルギー調整役(ファシリテータ)として機能する。また、本技術をポストリチウムイオン電池系へ横展開し、脱挿入特性に優れる新規材料の開発指針を提供することも可能で、次世代の分散・自立型のエネルギーネットワークの構築、持続可能な社会の実現に寄与することが期待できる。