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イオンモデルに基づいた新奇なナトリウムイオン電池材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K13513
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関筑波大学

研究代表者

小林 航  筑波大学, 数理物質系, 助教 (70434313)

研究協力者 守友 浩  筑波大学, 数理物質系, 教授 (00283466)
丹羽 秀治  筑波大学, 数理物質系, 助教 (50704566)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード層状酸化物 / ナトリウムイオン二次電池 / 圧力効果 / EXAFS解析 / 起電力 / EXAFS
研究成果の概要

ナトリウムイオン二次電池正極材料は2011年以降に有望な負極材料が発見されて以来精力的に研究されています。本研究ではイオンモデル(イオン化エネルギー、電子親和力、静電相互作用から物性を予測する考え方)を検証し、本モデルに基づいて高性能正極材料を開発することを研究目的としました。モデルの検証のために圧力下で層状酸化物NaMO2(M:遷移金属)起電力を測定し、圧力下の結晶構造解析を行いました。イオンモデルを得られた高圧下の結晶構造に適用することで、圧力下の起電力の増大を再現することに成功しました。圧力下で酸素がナトリウムに接近することで起電力が増大することがわかりました。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] クリスマット研究所(フランス)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Interrelation between inhomogeneity and cyclability in O3-NaFe1/2Co1/2O22017

    • 著者名/発表者名
      K. Amaha, W. Kobayashi, S. Akama, K. Mitsuishi, and Y. Moritomo
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (RRL)

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1002/pssr.201600284

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local structures around the substituted elements in mixed layered oxides2017

    • 著者名/発表者名
      S. Akama, W. Kobayashi, K. Amaha, H. Niwa, H. Nitani, and Y. Moritomo
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 7 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep43791

    • NAID

      120007134995

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrochemical thermoelectric coefficient of LixCo[Fe(CN)6]y2017

    • 著者名/発表者名
      R. L. Magnnuson, M. Takachi, W. Kobayashi, and Y. Moritomo
    • 雑誌名

      AIP adv.

      巻: 7 号: 4 ページ: 045002-045002

    • DOI

      10.1063/1.4979888

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Local distortion around the guest ion in perovskite oxides2017

    • 著者名/発表者名
      S. Akama, W. Kobayashi, H. Niwa, T. Uchiyama, and Y. Moritomo
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp.

      巻: 10 号: 5 ページ: 051101-051101

    • DOI

      10.7567/apex.10.051101

    • NAID

      210000135832

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size dependent ion diffusion in Na2Ti3O7 and Na2Ti6O132016

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuzumi, W. Kobayashi, and Y. Moritomo
    • 雑誌名

      J. Adv. Nanomater.

      巻: 1 号: 1 ページ: 39-48

    • DOI

      10.22606/jan.2016.11005

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seebeck effect in a battery-type thermocell2015

    • 著者名/発表者名
      W. Kobayashi, A. Kinoshita, and Y. Moritomo
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 107 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.4928336

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bonding Nature of LiCoO<sub>2</sub> by Topological Analysis of Electron Density from X-ray Diffraction2015

    • 著者名/発表者名
      E. Nishibori, T. Shibata, W. Kobayashi, and Y. Moritomo
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 83 号: 10 ページ: 840-842

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.83.840

    • NAID

      130005100783

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scaling relation between renormalized discharge rate and capacity in NaxCoO2 films2015

    • 著者名/発表者名
      A. Yanagita, Y. Shibata, W. Kobayashi, and Y. Moritomo
    • 雑誌名

      APL Mater.

      巻: 3 号: 10 ページ: 106104-106104

    • DOI

      10.1063/1.4933236

    • NAID

      120007135876

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Pressure effect on battery voltage in layered NaMO22017

    • 著者名/発表者名
      W. Kobayashi, S. Iouno, K. Amaha, S. Akama, and Y. Moritomo
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 発表場所
      Ventura, USA
    • 年月日
      2017-02-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高圧力下におけるLiMPO4 (M=Fe, Co)の結晶構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      小林 航、天羽 薫、守友 浩
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電池型熱セルにおける熱発電2017

    • 著者名/発表者名
      小林 航、福住勇矢、守友 浩
    • 学会等名
      TIAかけはし「未利用熱エネルギーを変換する熱発電素子」研究会、「量子ビームを用いた熱電変換素子の解析技術」
    • 発表場所
      KEK、茨城県つくば市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 軟X線吸収分光法によるナトリウムイオン電池用層状酸化物の電子状態観測2016

    • 著者名/発表者名
      丹羽秀治、天羽 薫、小林 航、守友 浩
    • 学会等名
      第57回電池討論会
    • 発表場所
      幕張メッセ、千葉県千葉市
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] P2型NaxCo1-yMnyO2固溶体のEXAFS解析2016

    • 著者名/発表者名
      赤間 翔太、天羽 薫、小林 航、丹羽 秀治、守友 浩
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン拡散における充填効果2016

    • 著者名/発表者名
      福住勇矢、小林 航、守友 浩
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] O3型NaxCo1-yFeyO2固溶体のEXAFS解析2016

    • 著者名/発表者名
      小林 航、赤間 翔太、天羽 薫、丹羽 秀治、守友 浩
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次電池材料の起電力の圧力効果2016

    • 著者名/発表者名
      小林 航、伊王野慎司、天羽 薫、赤間翔太、守友 浩
    • 学会等名
      かけはし「未利用熱エネルギーを変換する熱発電素子」第1回研究会
    • 発表場所
      筑波大学、茨城県つくば市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] O3型NaFe0.5Co0.5O2固溶体の構造-電池特性相関2016

    • 著者名/発表者名
      天羽 薫、小林 航、守友 浩
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟県新潟市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 層状酸化物固溶体のEXAFS解析2016

    • 著者名/発表者名
      赤間 翔太、天羽 薫、小林 航、丹羽 秀治、守友 浩
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟県新潟市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 層状酸化物NaMO2における起電力の静水圧効果2016

    • 著者名/発表者名
      小林 航、伊王野慎司、天羽薫、赤間翔太、守友 浩
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟県新潟市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fast Na+ diffusion in layered NaxMO2 (M=Co, Mn)2015

    • 著者名/発表者名
      Wataru Kobayashi, Takayuki Shibata, Yutaka Moritomo
    • 学会等名
      The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-9)
    • 発表場所
      Epocal Tsukuba(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] XASによるP2型NaxCoO2薄膜電極の電子状態の研究2015

    • 著者名/発表者名
      岡本淳、張培裕、柴田恭幸、小林航、守友浩、黄迪靖
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] ナトリウムイオン電池正極層状酸化物のEXAFS解析2015

    • 著者名/発表者名
      赤間翔太、柴田恭幸、高地雅光、小林 航、守友 浩
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] チタン酸化物のイオン拡散と構造相関2015

    • 著者名/発表者名
      福住勇矢、小林 航、守友 浩
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次電池型熱電変換セルの試作と評価2015

    • 著者名/発表者名
      小林 航、木下明美、守友 浩
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Large Na+ diffusion coefficient in layered NaxMO2 (M=Co, Mn)2015

    • 著者名/発表者名
      Wataru Kobayashi, Takayuki Shibata, and Yutaka Moritomo
    • 学会等名
      18th International Symposium on Intercalation Compounds (ISIC18)
    • 発表場所
      Strasbourg (France)
    • 年月日
      2015-05-31
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 熱発電素子2016

    • 発明者名
      守友浩、小林航
    • 権利者名
      守友浩、小林航
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-10-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-05-15  

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