酸素イオンを可動イオンとする層状酸化物における固体電気化学反応の開拓

• 研究課題/領域番号: 15K13798
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大久保 將史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20453673)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 二次電池 / 電気化学 / 固体化学 / 電池 / 酸化物イオン / キャパシタ / 酸化物 / 層状酸化物 / 軟X線分光

研究成果の概要

低炭素・省エネルギー社会の実現に貢献できる高性能蓄電デバイスの開発を研究目的として、酸化物イオンを可動イオンとして利用する全く新しいコンセプトの蓄電デバイスの基礎原理について研究を行った。特に、酸化物イオンを可動イオンとする固体電気化学反応、電極反応は未開拓であるため、様々な化合物について検討を行い、全く新しい材料系で酸化物イオンを可動イオンとして電極反応を示す系を見出すことに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] Rome University(Italy)
• [雑誌論文] Molecular Orbital Principles of Oxygen-Redox Battery Electrodes (2017)
  • 著者名/発表者名: Okubo Masashi、Yamada Atsuo
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 9 号: 42 ページ: 36463-36472
  • DOI: 10.1021/acsami.7b09835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermediate honeycomb ordering to trigger oxygen redox chemistry in layered battery electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: Benoit Mortemard de Boisse, Guandong Liu, Jiangtao Ma, Shin-ichi Nishimura, Sai-Cheong Chung, Hisao Kiuchi, Yoshihisa Harada, Jun Kikkawa, Yoshio Kobayashi, Masashi Okubo, Atsuo Yamada
  • 雑誌名: NATURE COMMUNICATIONS 巻: 7 号: 1 ページ: 11397-11397
  • DOI: 10.1038/ncomms11397
  • NAID: 120006337967
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Redox-Potential Paradox in NaxMO2 for Sodium-Ion Battery Cathodes (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Nanba, T. Iwao, B. Mortemard de Boisse, E. Hosono, D. Asakura, H. Niwa, H. Kiuchi, J. Miyawaki, Y. Harada, M. Okubo, A. Yamada
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 28 号: 4 ページ: 1058-1065
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.5b04289
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature Dependent Local Structure of NaxCoO2 Cathode Material for Rechargeable Sodium-Ion Batteries (2016)
  • 著者名/発表者名: Wojciech Olszewski, Marta Ávila Pérez, Carlo Marini, Eugenio Paris, Xianfen Wang, Tatsumi Iwao, Masashi Okubo, Atsuo Yamada, Takashi Mizokawa, Naurang Lal Saini, Laura Simonelli
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 120 号: 8 ページ: 4227-4232
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b10885
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Na2RuO3 as a model system for oxygen redox chemistry: An impact of particle size (2017)
  • 著者名/発表者名: Benoit Mortemard de Boisse, Jiangtao Ma, Marine Reynaud, Shin-ichi Nishimura, Claude Delmas, Masashi Okubo, Atsuo Yamada
  • 学会等名: International Battery Association 2017 (IBA 2017)
  • 発表場所: 奈良、Nara Kasugano International Forum
  • 年月日: 2017-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] Requisites to Trigger Oxygen Redox Chemistry in Sodium Excess Layered Oxides (2017)
  • 著者名/発表者名: Masashi Okubo, Atsuo Yamada
  • 学会等名: Materials Challenges in Alternative and Renewable Energy (MCARE 2017)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2017-02-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 固体内酸素の酸化還元反応：ナトリウム電池への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 山田淳夫
  • 学会等名: 化学電池材料研究会第41回講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 固体内酸素の酸化還元反応：二次電池への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 山田淳夫
  • 学会等名: 2017年度第1回関西電気化学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Na4Ir3O8: a New 3D Zero-Strain Positive Electrode for Na-Ion Batteries (2017)
  • 著者名/発表者名: Benoit Mortemard de Boisse, Shin-ichi Nishimura, Masashi Okubo, Atsuo Yamada,
  • 学会等名: 43rd Symposium on Solid State Ionics in Japan
• [学会発表] Na4Ir3O8: a zero-strain 3D cathode for sodium-ion batteries (2017)
  • 著者名/発表者名: Benoit Mortemard de Boisse, Shin-ichi Nishimura, Masashi Okubo, Atsuo Yamada
  • 学会等名: Benoit Mortemard de Boisse, 4th International Conference on Sodium Batteries (INaB 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Structural Evolution in An Oxygen Redox Cathode Material Na2RuO3 for Sodium-Ion Batteries (2017)
  • 著者名/発表者名: Benoit Mortemard de Boisse, Jiangtao Ma, Marine Reynaud, Shin-ichi Nishimura, Claude Delmas, Masashi Okubo, Atsuo Yamada
  • 学会等名: Lithium Battery Discussions (LiBD 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] ナトリウム過剰層状酸化物における酸素レドックスの発現条件 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, Benoit Mortemard de Boisse, Guandong Liu, Jiangtao Ma, 西村真一, Sai-Cheong Chung, 木内久雄, 原田慈久, 吉川純, 山田淳夫
  • 学会等名: 第42回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 名古屋、名古屋国際会議場
  • 年月日: 2016-12-06
• [学会発表] Honeycomb ordering to trigger stable oxygen redox chemistry in layered cathode (2016)
  • 著者名/発表者名: Masashi Okubo, B. Mortemard de Boisse, Guandong Liu, Jiangtao Ma, Shin-ichi Nishimura, Sai-Cheong Chung, H. Kiuchi, Y. Harada, J. Kikkawa, Atsuo Yamada
  • 学会等名: PRiME 2016
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2016-10-05
  • 国際学会
• [学会発表] ナトリウムイオン電池の高性能化を目指した新規電極材料の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 山田淳夫
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第29回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 広島、広島大学
  • 年月日: 2016-09-08
  • 招待講演
• [学会発表] Na2RuO3: A Model to Study the Extra Capacity of a2mO3 Type Cathodes (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Mortemard de Boisse, Guandong Liu, Jiangtao Ma, Shin-ichi Nishimura, Sai-Cheong Chung, H. Kiuchi, Y. Harada, J. Kikkawa , K. Yoshio, Masashi Okubo, Atsuo Yamada
  • 学会等名: 18th International Meeting on Lithium Batteries (IMLB 2016)
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会
• [産業財産権] 酸化物イオンを可動イオンとする電極材料 (2016)
  • 発明者名: 大久保將史、山田淳夫、田中庸裕、細川三郎
  • 権利者名: 大久保將史、山田淳夫、田中庸裕、細川三郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-195703
  • 出願年月日: 2016-10-03