硫黄不定比性新規金属硫化物の探索と硫黄シャトル電池の提案
| Project/Area Number |
14J09637
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Inorganic chemistry
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小林 弘明 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 硫黄シャトル電池 / 電気化学的硫黄脱挿入 / アニオンレドックス利用型電池 / リチウム過酸化物電池 / チタン硫化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
室温における金属硫化物の電気化学的硫黄脱挿入反応及びアニオンレドックスを利用した高容量二次電池の開発に関して、以下の内容に取り組んだ。
① 昨年度までの実施内容において、チタン硫化物中の硫黄量の制御が電気化学的に可能であること、及び二硫化チタンと硫化チタンの間で充放電が可能であることを明らかにしたが、構造変化に対しては未検討であった。本年度では充放電時のチタン硫化物の構造変化に対し詳細に調べた、その結果電気化学的に生成した二硫化チタンはナノシートになっていることが粉末X線回折から示唆された。金属二硫化物は多くが層状構造を有しており、またそのナノシートは水素発生触媒として注目され、白金代替材料として研究が進められている。本研究で開発した室温での電気化学的硫黄脱挿入プロセスを用いることで、触媒への利用が期待出来る種々の金属硫化物ナノシートを合成可能であることが示唆された。
② アニオンレドックス利用型高容量二次電池として、酸化物イオンと過酸化物イオンの間のレドックスを利用したリチウムイオン電池が報告されている。これまでコバルトをドープした酸化リチウムが正極として用いられていたが、理論容量と比べて可逆容量が小さい問題点が指摘されている。本研究ではコバルト以外の金属のドープを検討した結果、鉄、ニッケル、銅をそれぞれドープした酸化リチウムにおいても電気化学的な過酸化物生成消失反応が進行することを見出し、電気化学的過酸化物生成消失反応の後期3d遷移金属ドープ酸化リチウムに対する一般性を明らかにした。また、コバルトドープ酸化リチウムの試料表面を炭酸ビニレンでコートすることで可逆容量の大幅な増大を見出し、現行のリチウムイオン二次電池の容量を大きく超える400 mAh/gの充放電が50サイクル以上進行することを明らかにした。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Cathode Performance of Co-doped Li2O with Specific Capacity (400 mAh/g) Enhanced by Vinylene Carbonate2017
Author(s)
Hiroaki Kobayashi, Mitsuhiro Hibino, Yuki Kubota, Yoshiyuki Ogasawara, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Shin-ichi Okuoka, Hironobu Ono, Koji Yonehara, Yasutaka Sumida, Noritaka Mizuno
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Journal Title
Journal of The Electrochemical Society
Volume: 164
Issue: 4
Pages: A750-A753
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Synthesis of Cu-doped Li2O and its cathode properties for lithium-ion batteries based on oxide/peroxide redox reactions2017
Author(s)
Hiroaki Kobayashi, Mitsuhiro Hibino, Tetsuya Makimoto, Yoshiyuki Ogasawara, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Shin-ichi Okuoka, Hironobu Ono, Koji Yonehara, Yasutaka Sumida, Noritaka Mizuno
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Journal Title
Journal of Power Sources
Volume: 340
Pages: 365-372
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Electrochemical reactions and cathode properties of Fe-doped Li2O for the hermetically sealed lithium peroxide battery2016
Author(s)
Kosuke Harada, Mitsuhiro Hibino, Hiroaki Kobayashi, Yoshiyuki Ogasawara, Shin-ichi Okuoka, Koji Yonehara, Hironobu Ono, Yasutaka Sumida, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Noritaka Mizuno
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Journal Title
Journal of Power Sources
Volume: 322
Pages: 49-56
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Presentation] The Charge/Discharge Properties of Copper-Doped Lithium Oxide Cathode for Lithium-Peroxide Batteries2017
Author(s)
Hiroaki Kobayashi, Mitsuhiro Hibino, Tetsuya Makimoto, Yoshiyuki Ogasawara, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Shin-ichi Okuoka, Hironobu Ono, Koji Yonehara, Yasutaka Sumida, Noritaka Mizuno
Organizer
IBA2017
Place of Presentation
奈良春日野国際フォーラム(奈良県奈良市)
Year and Date
2017-03-05
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Int'l Joint Research
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