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めっき法による三次元多孔質構造を有する集電体一体型ナトリウム二次電池負極の創製

研究課題

研究課題/領域番号 16H06838
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 デバイス関連化学
研究機関信州大学

研究代表者

清水 雅裕  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (90780601)

研究期間 (年度) 2016-08-26 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードナトリウムイオン電池 / Sn負極 / 粗面化基板 / ポリアクリル酸 / 集電体 / アンカー効果 / 粗面化集電体 / 電析 / 組織制御 / 吸着 / 電気めっき / スズ負極 / めっき / 蓄電池 / 多孔質集電体
研究成果の概要

典型的な硫酸Cuめっき浴に対してポリアクリル酸(PAA)を添加した系で電析を行った結果,基板上にCuがシート状に成長することを見出した.電気化学的測定および電子線後方散乱回折による種々解析から,めっき浴中のPAA分子が表面エネルギーの大きいCu (110) や (100) に優先的に吸着し,これらの方向へのCu析出が抑制された結果として [111] 方向にのみCuが析出・成長しシートを形成したものと推察できる.このシート状成長を利用し,粗面化Cu基板を作製しナトリウムイオン電池用高容量Sn負極の集電体に適用した.その結果,従来の平滑基板と比較して電極性能を大きく向上させることに成功した.

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 3件) 図書 (2件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Electrochemical preparation of free-standing carbon-nanotube/Sn composite paper2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Shunya Shimizu, Arinobu Katada, Mitsugu Uejima, Susumu Arai
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 220 ページ: 182-185

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2018.03.021

    • NAID

      120007099682

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppressing the effect of lithium dendritic growth by the addition of magnesium bis(trifluoromethanesulfonyl)amide2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Makoto Umeki, Susumu Arai
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 2 ページ: 1127-1133

    • DOI

      10.1039/c7cp06057b

    • NAID

      120007099683

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of Roughened Current Collector by Bottom-up Approach Using the Electroplating Technique: Charge?Discharge Performance of a Sn Negative-Electrode for Na-Ion Batteries2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Ryosuke Yatsuzuka, Masaomi Horita, Takahiro Yamamoto, Susumu Arai
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 49 ページ: 27285-27294

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b08512

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Copper/Single-Walled Carbon Nanotube Composites by Electrodeposition Using Free-Standing Nanotube Film2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Arai, Kyohei Kirihata, Masahiro Shimizu, Miyoka Ueda, Arinobu Katada, Mitsugu Uejima
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 164 号: 13 ページ: D922-D929

    • DOI

      10.1149/2.0041714jes

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrochemical Na-Insertion/Extraction Property of Ni-Coated Black Phosphorus Prepared by an Electroless Deposition Method2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Yuji Tsushima, Susumu Arai
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 号: 8 ページ: 4306-4315

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b00950

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Micro-Scale Columnar Architecture Composed of Copper Nano Sheets by Electrodeposition Technique2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Arai, Masaya Ozawa, Masahiro Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 164 号: 2 ページ: D72-D74

    • DOI

      10.1149/2.1101702jes

    • 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] Li-insertion/extraction properties of three-dimensional Sn electrode prepared by facile electrodeposition method2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Mendsaikhan Munkhbat, Susumu Arai
    • 雑誌名

      Journal of Applied Electrochemistry

      巻: 47 号: 6 ページ: 727-734

    • DOI

      10.1007/s10800-017-1075-0

    • NAID

      120007099684

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabricaion of Three-Dimensional (3D) Copper/Carbon Nanotube Composite Film by One-Step Electrodeposition2016

    • 著者名/発表者名
      Susumu Arai, Masaya Ozawa, Masahiro Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 163 号: 14 ページ: D774-D779

    • DOI

      10.1149/2.0601614jes

    • 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
  • [学会発表] 電析法により作製した銅三次元構造体を集電体に用いたSn 負極の電気化学的Na 挿入-脱離特性2017

    • 著者名/発表者名
      八塚涼輔,清水雅裕,新井 進
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京,八王子
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多価金属塩含有電解液中におけるリチウム金属負極の電気化学的挙動2017

    • 著者名/発表者名
      梅木 誠,清水雅裕,新井 進
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京,八王子
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 無電解めっき法によるナトリウムイオン電池負極用ニッケル被覆黒リンの創製2017

    • 著者名/発表者名
      津島湧使,清水雅裕,新井 進
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京,八王子
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] めっき法により作製した三次元銅構造体の形成メカニズム解析2017

    • 著者名/発表者名
      山本貴大,清水雅裕,新井 進
    • 学会等名
      第135回表面技術協会
    • 発表場所
      東洋大学,埼玉
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 粗面化集電体の電気化学的創製およびナトリウムイオン電池用 Sn 負極への適用2017

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕,八塚涼輔,新井 進
    • 学会等名
      第58回電池討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 粗面化集電体の電気化学的創製とナトリウムイオン電池用Sn負極への応用2017

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕,八塚涼輔,新井 進
    • 学会等名
      第48回 中部化学関係学協会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Various Surfactants on Morphology of Cu/SWCNT Electroplating films2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Takayuki Ogasawara, Susumu Arai
    • 学会等名
      The 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電析法により作製した粗面化集電体のナトリウムイオン電池用Sn負極への適用2017

    • 著者名/発表者名
      八塚涼輔,清水雅裕,新井 進
    • 学会等名
      第136回表面技術協会講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CNT/Sn自立膜複合体の電気化学的創製およびそのリチウムイオン電池負極特性2017

    • 著者名/発表者名
      清水俊也,清水雅裕,上島 貢,新井 進
    • 学会等名
      2017年電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多価金属塩含有電解液中におけるリチウムの析出挙動2017

    • 著者名/発表者名
      梅木 誠,清水雅裕,新井 進
    • 学会等名
      2017年電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 無電解析出法により作製したNi被覆黒リン電極の電気化学的Na吸蔵-放出特性2017

    • 著者名/発表者名
      津島湧使,清水雅裕,新井 進
    • 学会等名
      2017年電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 無電解めっき法によるリチウムイオン電池用Cu-Sn三次元構造体負極の創製2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤達哉,清水雅裕,植田美代加,新井 進
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業 第6回CSJ化学フェスタ2016
    • 発表場所
      タワーホール船堀,東京
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 次世代リチウム二次電池用高容量負極材料の創成2016

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕
    • 学会等名
      表面技術協会 関東支部 第92回講演会&日本材料学会 北陸信越支部 特別講演会
    • 発表場所
      信州大学国際科学イノベーションセンター,長野
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and Electrochemical Evaluation of Tin PlatedThree-dimensional Copper Nanostructured Anode for Lithium Ion Battery2016

    • 著者名/発表者名
      Munkhbat Mendsaikhan, Masahiro Shimizu, Susumu Arai
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science (PRiME2016)
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, United States of America (USA), Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2016-10-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Tin-Plated Three-Dimensional Copper Nanostructure Using Electroless Plating and Its Anode Performance in Lithium-Ion Battery2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Itoh, Masahiro. Shimizu, Susumu Arai
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science (PRiME2016)
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, United States of America (USA), Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Na-Storage Inorganic Compounds and their Anode Properties for Rechargeable Battery2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shimizu, Hiroyuki Usui, Yasuhiro Domi, Takayuki Yamamoto, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara, Hiroki Sakaguchi
    • 学会等名
      The 7th International Symposium of Advanced Energy Science
    • 発表場所
      International Conference Halls, Kyoto University, Japan, Kyoto
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 置換めっき法を用いたCu-Sn三次元構造体の作製2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤達哉,清水雅裕,植田美代加,新井 進
    • 学会等名
      第134回表面技術協会
    • 発表場所
      東北大学,仙台
    • 年月日
      2016-09-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 各種CNTが三次元Cu/CNT複合めっき膜の構造に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      小澤雅也,清水雅裕,植田美代加,新井 進
    • 学会等名
      第134回表面技術協会
    • 発表場所
      東北大学,仙台
    • 年月日
      2016-09-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 次世代電池用電極材料の高エネルギー密度、高出力化-リチウム過剰系正極、三元系正極、シリコン系負極、ポストリチウムイオン電池-2017

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕,新井 進
    • 総ページ数
      602
    • 出版者
      情報技術協会
    • ISBN
      9784861046858
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 最新フォトレジスト材料開発とプロセス最適化技術2017

    • 著者名/発表者名
      新井 進,清水雅裕
    • 総ページ数
      320
    • 出版者
      CMC出版
    • ISBN
      9784781312637
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://masahiros0310.wixsite.com/masahiro-shimizu

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://soar-rd.shinshu-u.ac.jp/profile/ja.gCkVbUkh.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://arai-shimizu-lab.org/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://arai-shimizu-lab.org/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://masahiros0310.wixsite.com/masahiro-shimizu

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://soar-rd.shinshu-u.ac.jp/profile/ja.gCkVbUkh.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-09-02   更新日: 2019-03-29  

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