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Ceramic and Metallurgical Materials Science Approaches to Metal-Air Cells with Ceramic Separators

Research Project

Project/Area Number 26289235
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Section一般
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Hayashi Katsuro  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90397034)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高村 仁  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30250715)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2015: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2014: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Keywords空気電池 / ナトリウム / 元素戦略 / 酸素還元 / イオン伝導体 / 炭素材料 / 固体化学 / イオン液体 / ナシコン / セラミックセパレーター / セラミックス / 低消費電力・高エネルギー密度 / 表面・界面物性 / 複合材料・物性 / 固体電解質 / 革新電池 / ナノポーラス金 / 空気極 / 高速イオン伝導体 / 固体イオニクス / ナノポーラス
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to clarify the advantages and problems of aqueous Na-air cells, and to solve these problems. A good compatibility of nanoporous gold electrode with the present system was demonstrated for the first time. This enable us to directly compare nonaqueous and aqueous system, clarifying the advantages of the present system. In addition, the effect of introducing the ionic liquid in to anolyte and the good performance catalyst in to air electrode were verified. Furthermore, a dense electrolyte sheet, which contributes to reducing total resistance of the battery, was successfully prepared. The integration of these new knowledge and techniques can contribute not only to the improvements in performances of aqueous Na-air cells but also to development of other kinds of batteries as well as to systematic understanding of Li and Na chemistries.

Report

(4 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2017 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 昆明理工大学(中国)

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  • [Int'l Joint Research] Kunming Univ. Sci. Techol.(China)

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    • Author(s)
      Liang Feng, Takayuki Watanabe, Katsuro Hayash, Yaochun Ya, WenhuiMa, Bin Yang, Yongunian Dai
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 187 Pages: 32-35

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2016.10.054

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    • Author(s)
      Miki Inada, Naoya Enomoto, Junichi Hojo, Katsuro Hayashi
    • Journal Title

      Advanced Powder Technology

      Volume: 28 Issue: 3 Pages: 884-889

    • DOI

      10.1016/j.apt.2016.12.014

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    • Author(s)
      Yao Kang, Feng Liang, Katsuro Hayashi
    • Journal Title

      Electrochimica Acta

      Volume: 218 Pages: 119-124

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2016.09.113

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  • [Journal Article] A High Energy-Density Mixed-Aprotic-Aqueous Sodium-Air Cell with a NASICON Ceramic Separator and a Porous Carbon Electrode2015

    • Author(s)
      Feng Liang, *Katsuro Hayashi
    • Journal Title

      The Journal of Electrochemical Society

      Volume: 162 [7] Issue: 7 Pages: A1215-A1219

    • DOI

      10.1149/2.0421507jes

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  • [Journal Article] Aqueous and Nonaqueous Sodium-Air Cells with Nanoporous Gold Cathode2015

    • Author(s)
      Taijyu Hashimaoto, *Katsuro Hayashi
    • Journal Title

      Electrocimica Acta

      Volume: 182 [10] Issue: 11 Pages: 809-814

    • DOI

      10.1039/c6cp00515b

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  • [Journal Article] C-axis oriented ”-alumina ceramics with anisotropic ionic conductivity prepared by spark plasma sintering2014

    • Author(s)
      Kazuto Koganei, Toshihisa Oyama, Miki Inada, Naoya Enomooto, Katsuro Hayashi
    • Journal Title

      Solid State Ionics

      Volume: 267 Pages: 22-26

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2014.09.003

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    • Author(s)
      H.Wang,K.Okubo,N.Enomoto,M.Inada,G.Hasegawa,K.Hayashi
    • Organizer
      九州大学エネルギーウィーク2017
    • Place of Presentation
      カーボンニュートラル・エネルギー研究所(I2CER)(福岡市西区)
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      2017-01-30
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      岡崎 亮太, 稲田 幹, 長谷川 丈二, 榎本 尚也, 林 克郎
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      第55回セラミックス基礎科学討論会
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      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
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      2017-01-13
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      大久保 圭祐, 稲田 幹, 長谷川 丈二, 榎本 尚也, 林 克郎
    • Organizer
      第55回セラミックス基礎科学討論会
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      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
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      2017-01-12
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      竹中 匠, 稲田 幹, 長谷川 丈二, 榎本 尚也, 林 克郎
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      第55回セラミックス基礎科学討論会
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      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2017-01-12
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  • [Presentation] ジルコン酸ナトリウムランタンセラミックスの作製と電気的特性2017

    • Author(s)
      豊村 直人, 長谷川 丈二, 稲田 幹, 林 克郎
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      第55回セラミックス基礎科学討論会
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      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • Year and Date
      2017-01-12
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  • [Presentation] 水熱炭化カーボンスフィアのアルカリ賦活による細孔構造変化とキャパシタ特性2016

    • Author(s)
      稲田 幹, 岡崎 亮太, 榎本 尚也, 林 克郎
    • Organizer
      第30回日本吸着学会研究発表会
    • Place of Presentation
      長崎大学中部講堂(長崎県長崎市)
    • Year and Date
      2016-11-10
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  • [Presentation] NASICONセラミックス-固体金属Na界面の輸送特性2016

    • Author(s)
      内田 康博, 稲田 幹, 榎本 尚也, 林 克郎
    • Organizer
      平成28年度九州支部秋季合同研究発表会
    • Place of Presentation
      長崎大学文教キャンパススカイホール(長崎県長崎市)
    • Year and Date
      2016-11-04
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] NASICONセラミックス分離型ナトリウム-空気電池2016

    • Author(s)
      林 克郎
    • Organizer
      第6回九州若手セラミックフォーラム(KYCF-6)&第6回窯業基礎九州懇話会
    • Place of Presentation
      ルートイングランティア大宰府(福岡県大宰府市)
    • Year and Date
      2016-08-27
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  • [Presentation] Alkaline activation for the enhancement of capacitive property of carbon spheres synthesized by hydrothermal carbonization process2016

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      M.Inada, R.Okazaki, N.Enomoto, J.Hojo, K.Hayashi
    • Organizer
      HTC NC-9&GFMAT2016
    • Place of Presentation
      Toronto Marriot Downtown Eaton Centre Hotel
    • Year and Date
      2016-06-28
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  • [Presentation] 電気化学抽出による硫黄/炭素複合材料の合成2016

    • Author(s)
      河原 圭, 稲田 幹, 榎本 尚也, 林 克郎
    • Organizer
      日本セラミックス協会2016年年会
    • Place of Presentation
      早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2016-03-14
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 水溶液系Na-空気電池の空気電極性能に及ぼすカーボン材料の効果2016

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      井田 大達, 林 克郎, 稲田 幹, 榎本 尚也
    • Organizer
      第54回セラミックス基礎科学討論会
    • Place of Presentation
      アバンセ(佐賀県立男女共同参画センター・佐賀県立生涯学習センター)(佐賀市)
    • Year and Date
      2016-01-08
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Utilization of abundant elements: from multifunctional calcium aluminate ceramics to sodium-air batteries2015

    • Author(s)
      Katsuro Hayashi
    • Organizer
      Special Seiner in Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology & Engineering Laboratory
    • Place of Presentation
      Kunming University of Science and Technology
    • Year and Date
      2015-11-17
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ジルコン酸ナトリウムランタンセラミックスの電気的特性2015

    • Author(s)
      豊村 直人, 稲田 幹, 榎本 尚也, 林 克郎
    • Organizer
      平成27年度九州支部秋季合同研究発表会
    • Place of Presentation
      アバンセ(佐賀県立男女共同参画センター・佐賀県立生涯学習センター)(佐賀市)
    • Year and Date
      2015-11-06
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  • [Presentation] テープキャスト法によるNASICONメンブレンの作製2015

    • Author(s)
      大久保 圭祐, 稲田 幹, 榎本 尚也, 林 克郎
    • Organizer
      日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      富山大学(富山市)
    • Year and Date
      2015-09-17
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  • [Presentation] セラミックス保護型水溶液系および非水系ナトリウム-空気電池におけるナノポーラス金電極の効果2015

    • Author(s)
      林 克郎, 橋本 泰樹
    • Organizer
      日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      富山大学(富山市)
    • Year and Date
      2015-09-16
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  • [Presentation] プラズマ焼結MAX相を前駆体としたMXene系層状化合物の合成2015

    • Author(s)
      河原圭, 稲田幹, 榎本尚也, 林克郎
    • Organizer
      第5回九州若手セラミックフォーラム&第45回窯業基礎九州懇話会
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      通潤山荘(熊本県上益城郡山都町)
    • Year and Date
      2015-09-02
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  • [Presentation] Aqueous and Nonaqueous Sodium-Air Cells with Ceramic Separator2015

    • Author(s)
      Katsuro Hayashi
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      I2CNER Institute interest seminar
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      九州大学・カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 1F ロビー
    • Year and Date
      2015-06-25
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  • [Presentation] セラミックス・セパレータ型ナトリウム系電池への取り組み2015

    • Author(s)
      林 克郎
    • Organizer
      第61回 日本化学会中国四国産学連携科学フォーラム
    • Place of Presentation
      広島大学(広島市)
    • Year and Date
      2015-04-20
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    • Invited
  • [Presentation] NASICONセパレータを用いた非水系-水溶液系Na-空気電池2014

    • Author(s)
      林 克郎, 橋本 泰樹, 梁 風
    • Organizer
      第55回電池討論会
    • Place of Presentation
      京都国際会議場
    • Year and Date
      2014-11-20
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  • [Presentation] 放電プラズマ焼結 (Spark Plasma Sintering)法による結晶配向性Na-β"-アルミナの作製2014

    • Author(s)
      小金井 寿人, 小山 俊久, 林 克郎
    • Organizer
      日本セラミックス協会第27回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-09-10
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  • [Presentation] ナノポーラス金電極とNASICONセラミックスセパレータを用いた ナトリウム-空気電池2014

    • Author(s)
      橋本 泰樹, 林 克郎
    • Organizer
      日本セラミックス協会第27回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • Year and Date
      2014-08-10
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  • [Presentation] 酸化物高速 Na イオン伝導性セラミック・セパレーターを用いた Na-空気電池2014

    • Author(s)
      林 克郎
    • Organizer
      LIB オープンラボ第八回講演会
    • Place of Presentation
      LIB オープンラボ第八回講演会
    • Year and Date
      2014-07-02
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] 全固体電池のイオン伝導性向上と材料、製造プロセスの開発「ナトリウムイオン伝導体β”-アルミナおよびNASICONの緻密化」2016

    • Author(s)
      林 克郎
    • Publisher
      技術情報協会
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      2016 Annual Research Report
  • [Book] Yano E plus 2015.1 金属-空気電池の現状と見通し2015

    • Author(s)
      田中 保
    • Total Pages
      14
    • Publisher
      矢野経済研究所
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      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] Katsuro Hayashi laboratory

    • URL

      http://www.cstf.kyushu-u.ac.jp/~hayashilab/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-22  

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