• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

全固体電池の高エネルギー密度化に向けたアモルファス遷移金属酸化物正極活物質の創製

Research Project

Project/Area Number 18J14547
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

長尾 賢治  大阪府立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsバルク型全固体電池 / 酸化物 / アモルファス電極 / 低融性酸化物
Outline of Annual Research Achievements

遷移金属酸化物及び低融性リチウム塩からなるアモルファス酸化物正極活物質の開発と、酸化物型全固体電池への応用及びその充放電機構の解析を行った。添加するリチウム塩としてLi2SO4やLi3PO4,Li3BO3,Li2CO3,LiNO3を検討し、イオン・電子伝導性及び成形性の評価を行った。その中でも、Li2SO4を用いた際、成形性とイオン伝導性が高いことがわかり、全固体電池において、最も高容量を示した。
また、遷移金属酸化物として、以前までに検討してきたLiCoO2に加えて、Li2RuO3やLi(NiMnCo)O2(NMC)などを評価した。Ni含量の異なるNMCベースのアモルファス活物質を用いた場合、Ni含量の増大とともに、容量が増大し、最大で250 mAh g-1程度の高容量が得られた。一方で、活物質からの酸素ガス発生が原因で、サイクル特性向上には課題が残っている。またリチウム過剰系活物質であるLi2RuO3をベースとしたアモルファス正極活物質においては、270 mAh g-1の高容量と高サイクル特性を達成した。この高容量は従来のRuのカチオンレドックスに加え、可逆的に酸化物アニオンレドックス反応も進行したために得られていることをXPS,XANES測定を用いて見出した。今回、初めてバルク型全固体電池において、酸化物アニオンレドックスによる高容量発現を達成した。また、充放電時における構造変化をXRD及びTEMを用いて解析したところ、立方晶岩塩型構造とアモルファス構造を可逆的に変化することを見出した。また今回開発したLi2RuO3-Li2SO4系正極活物質を用いたリチウムイオン電池も同様に作製し、その充放電特性を評価したところ、350 mAh g-1の非常に高容量が得られることも分かっている。このように、アモルファス正極活物質は、魅力的な電極材料であることを見出すことができた。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Waterloo(カナダ)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Formation of interfacial contact with ductile Li3BO3-based electrolytes for improving cyclability in all-solid-state batteries2019

    • Author(s)
      Nagao Kenji、Sakuda Atsushi、Hayashi Akitoshi、Tatsumisago Masahiro
    • Journal Title

      Journal of Power Sources

      Volume: 424 Pages: 215-219

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2019.03.083

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fast Cationic and Anionic Redox Reactions in Li2RuO3-Li2SO4 Positive Electrode Materials2019

    • Author(s)
      Nagao Kenji、Sakuda Atsushi、Nakamura Wataru、Hayashi Akitoshi、Tatsumisago Masahiro
    • Journal Title

      ACS Applied Energy Materials

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 1594-1599

    • DOI

      10.1021/acsaem.8b02163

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Amorphous Ni-Rich Li(Ni1-x-yMnxCoy)O2-Li2SO4 Positive Electrode Materials for Bulk-Type All-Oxide Solid-State Batteries2019

    • Author(s)
      Nagao Kenji、Sakuda Atsushi、Hayashi Akitoshi、Tsukasaki Hirofumi、Mori Shigeo、Tatsumisago Masahiro
    • Journal Title

      Advanced Materials Interfaces

      Volume: - Issue: 8 Pages: 1802016-1802016

    • DOI

      10.1002/admi.201802016

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of an Amorphous 80LiCoO<sub>2</sub>·20Li<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> Thin Film Electrode by Pulsed Laser Deposition2018

    • Author(s)
      NISHIMURA Masaki、NAGAO Kenji、ITO Yusuke、DEGUCHI Minako、SAKUDA Atsushi、HAYASHI Akitoshi、TATSUMISAGO Masahiro
    • Journal Title

      Electrochemistry

      Volume: 86 Issue: 5 Pages: 246-249

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.18-00021

    • NAID

      130007481433

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • Year and Date
      2018-09-05
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Amorphization of Sodium Cobalt Oxide Active Materials for High-Capacity All-Solid-State Sodium Batteries2018

    • Author(s)
      Nagata Yuka、Nagao Kenji、Deguchi Minako、Sakuda Atsushi、Hayashi Akitoshi、Tsukasaki Hirofumi、Mori Shigeo、Tatsumisago Masahiro
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 30 Issue: 20 Pages: 6998-7004

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.8b01872

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Amorphous LiCoO2-based Positive Electrode Active Materials with Good Formability for All-Solid-State Rechargeable Batteries2018

    • Author(s)
      Nagao Kenji、Nagata Yuka、Sakuda Atsushi、Hayashi Akitoshi、Tatsumisago Masahiro
    • Journal Title

      MRS Advances

      Volume: 3 Issue: 23 Pages: 1319-1327

    • DOI

      10.1557/adv.2018.161

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Charge-discharge mechanism of all-solid-state batteries using Li2RuO3-Li2SO4 positive electrode active materials2019

    • Author(s)
      長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、塚崎 裕文、森 茂生、折笠 有基、山本 健太郎、内本 喜晴、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      IBA2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] NMC-Li2SO4系正極活物質のメカノケミカル合成と酸化物型全固体電池の構築2018

    • Author(s)
      長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、塚崎 裕文、森 茂生、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      第19回化学電池材料研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Novel Li2RuO3-Li2SO4 positive electrode active material for all-solid-state batteries2018

    • Author(s)
      長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、塚崎 裕文、森 茂生、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      The 19th International Meeting on Lithium Batteries
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanochemical Synthesis and Characterization of Li2O-B2O3 -SiO2 -P2O5 Glass Electrolytes with the Addition of Lithium Salts2018

    • Author(s)
      茂野 真成、長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      ICG Annual Meeting 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アモルファス Na0.7CoO2-NaNO3系正極活物質を用いた全固体ナトリウム電池2018

    • Author(s)
      永田 佑佳、長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、塚崎 裕文、森 茂生、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      第59回電池討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] メカノケミカル法による Li3BN2 窒化物ガラス電解質の作製と評価2018

    • Author(s)
      茂野 真成、長尾 賢治、出口 三奈子、保手浜 千絵、作田 敦、林 晃敏、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      第59回電池討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Li2RuO3-Li2SO4系正極活物質を用いた全固体電池の充放電反応機構2018

    • Author(s)
      長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、塚崎 裕文、森 茂生、折笠 有基、山本 健太郎、内本 喜晴、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      固体イオニクス討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] メカノケミカル法によるLi2WO4ベース酸化物型須電解質の作製と評価2018

    • Author(s)
      林 晃敏、米田 陽平、茂野 真成、長尾 賢治、作田 敦、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      日本化学会第99回春季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Fe-Li2SO4系アモルファス電極活物質の作製と酸化物型全固体電池への応用2018

    • Author(s)
      作田 敦、徳永 晋也、永田 佑佳、長尾 賢治、林 晃敏、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      日本化学会第99回春季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Amorphous Na0.7CoO2-NaNO3 positive electrode active material with high capacity for bulk-type all-solid-state sodium batteries2018

    • Author(s)
      永田 佑佳、長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、塚崎 裕文、森 茂生、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      12th International Conference on Ceramic Materials and Components For Energy and Environmental Applications (CMCEE2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanochemical synthesis of lithium boronitride glass electrolytes2018

    • Author(s)
      茂野 真成、長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      12th International Conference on Ceramic Materials and Components For Energy and Environmental Applications (CMCEE2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bulk-type all-oxide solid-state batteries with amorphous LiNi1-x-yMnxCoyO2-Li2SO4 positive electrode active materials2018

    • Author(s)
      長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、塚崎 裕文、森 茂生、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      Third Bunsen Colloquium on Solid-State Batteries
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of the amorphous Li2RuO2-Li2SO4 active materials and their application to all-solid-state batteries2018

    • Author(s)
      長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、塚崎 裕文、森 茂生、折笠 有基、山本 健太郎、内本 喜晴、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      Kyoto International Forum for Environment and Energy (KIFEE)-10
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Charge-discharge performance of amorphous Na0.7CoO2-NaxMOy positive electrode active materials in bulk-type all-solid-state sodium batteries2018

    • Author(s)
      永田 佑佳、長尾 賢治、作田 敦、林 晃敏、塚崎 裕文、森 茂生、辰巳砂 昌弘
    • Organizer
      The 19th International Meeting on Lithium Batteries
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi