リチウム資源問題を解決する常温作動型ナトリウム二次電池の開発

• 研究課題/領域番号: 15K18240
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 片岡 理樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 研究員 (20737994)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: ナトリウム二次電池 / 無機合成 / 酸化物 / 正極材料

研究成果の概要

リチウムを用いず、資源豊富なナトリウムを電荷担体として用いるナトリウム二次電池において、現行のリチウム二次電池用正極材料に匹敵する高性能正極材料の開発に取り組んだ。本研究では、電池充電反応を利用して材料合成を行うin situ合成法を用いた。特に、Na-Mn-O系においては、これまでイオン交換プロセスを用いた煩雑なプロセスで合成が可能であったNa過剰正極と呼ばれる高容量正極材料の直接合成に成功した。得られた正極材料は、現行のLi正極のエネルギー密度と同等の初期性能550Wh/kgを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Electrochemical In Situ Synthesis: A New Synthesis Route for Redox Active Manganese Oxides for Rechargeable Sodium Ion Battery through Initial Charge Process (2017)
  • 著者名/発表者名: Riki Kataoka, M. Kitta, Nobuhiko Takeichi, Tetsu Kiyobayashi
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: 164 号: 2 ページ: A226-A230
  • DOI: 10.1149/2.0851702jes
• [雑誌論文] Spinel manganese oxide: A high capacity positive electrode material for the sodium ion battery (2016)
  • 著者名/発表者名: Riki Kataoka, Mitsunori Kitta, Hiroyuki Ozaki, Nobuhiko Takeichi, Tetsu Kiyobayashi
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 212 ページ: 458-464
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2016.07.038
• [学会発表] Electrochemical Properties of Composites of Sodium Peroxide(Na2O2) and Transition Metal Oxide (MnOx) As a Positive Electrode Material for the Sodium Ion Battery (2016)
  • 著者名/発表者名: Riki Kataoka, Tetsu Kiyobayashi, Nobuhiko Takeichi
  • 学会等名: PRIME2016
  • 発表場所: ハワイコンベンションセンター、ホノルル、アメリカ
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] Na過酸化物-遷移金属酸化物複合体のNa挿入脱離特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片岡理樹、清林哲、竹市信彦
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学、吹田キャンパス
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] Electrochemical performances of lithium extracted Li2-xMnO3 as the positive electrode material for the room temperature Na ion battery (2015)
  • 著者名/発表者名: Riki Kataoka, Tetsu Kiyobayashi
  • 学会等名: 2272015th Electrochemical society meeting
  • 発表場所: アメリカ、シカゴ
  • 年月日: 2015-05-24
• [産業財産権] 非水電解質二次電池用の正極材料およびその製造方法 (2016)
  • 発明者名: 片岡理樹
  • 権利者名: 片岡理樹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-168503
  • 出願年月日: 2016-08-30
• [産業財産権] 非水電解質二次電池用の正極材料およびその製造方法 (2016)
  • 発明者名: 片岡理樹、清林哲、竹市信彦
  • 権利者名: 片岡理樹、清林哲、竹市信彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-03-22
  • 外国