Establishing design guidelines for spinel-oxide cathodes toward photo-rechargeable batteries

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22460
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Shimokawa Kohei 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (30876719)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 光蓄電池 / スピネル型酸化物 / 正極材料 / 光電気化学 / 結晶構造設計

Outline of Final Research Achievements

In this work, we have investigated the feasibility of photo-rechargeable batteries (PRBs) with spinel-oxide cathode materials. Li extraction from spinel LiMn2O4 under illumination was demonstrated in a half-cell setup utilizing a photocatalyst and electron acceptor. Furthermore, the stability in photo-charging increased by changing the composition of spinel cathode materials. We have therefore succeeded to provide a fundamental guideline for developing PRBs.

Free Research Field

材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

持続可能社会の実現に向けて，再生可能エネルギーである太陽光の有効利用は重要な課題の一つである．太陽光発電では光を電気に変換可能であるが，エネルギーを蓄えるためには蓄電池との接続が必要になる．本研究は，光による「発電」とその「蓄電」を融合したデバイスである光蓄電池の開発に向けた学術・技術基盤を構築するものであり，また将来的に開発に成功すれば社会的にも大きなインパクトを与える意義深い成果である．