遷移金属-酸素四面体を骨格構造とするナトリウム二次電池用正極材料の開発

• 研究課題/領域番号: 16K18242
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 久保田 圭 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 講師 (50709756)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: ナトリウム遷移金属酸化物 / 正極材料 / 電池材料 / ナトリウムイオン電池 / カリウムイオン電池 / 二次電池 / 機能性セラミックス材料 / 固体イオニクス材料 / 構造・機能材料

研究成果の概要

電極材料面でのブレークスルーを起こすべく、電池材料として一般的な遷移金属-酸素八面体を基本骨格とした層状岩塩型酸化物やリン酸塩とは異なる遷移金属-酸素四面体を骨格構造とするナトリウム酸化物正極材料の創製を目指した。FeO4四面体骨格構造を有するbeta-NaFeO2はナトリウム電池において電気化学活性不活性であるが、Na4Mn2O5は可逆的にNa脱挿入可能であることを初めて明らかにした。また、5配位四角錐骨格を有するコバルト酸化物等のNa電池特性や、さらにLiおよびK電池での電気化学特性も調査し、骨格構造や電荷担体の違いによる電気化学特性への影響を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Electrochemistry and Solid-State Chemistry of NaMeO2 (Me = 3d Transition Metals) (2018)
  • 著者名/発表者名: Kei Kubota, Shinichi Kumakura, Yusuke Yoda, Kazutoshi Kuroki, and Shinichi Komaba
  • 雑誌名: Advanced Energy Materials 巻: 印刷中 号: 17 ページ: 1703415-1703415
  • DOI: 10.1002/aenm.201703415
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ナトリウムおよびカリウムイオン電池の電極材料開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 久保田圭、駒場慎一
  • 学会等名: 分子研研究会「電池の分子科学：理論と実験のインタープレイ最前線」
  • 招待講演
• [学会発表] Advanced Na- and K-ion batteries as "post Li-ion" (2018)
  • 著者名/発表者名: Kei Kubota, Shinichi Komaba
  • 学会等名: 2018 MRS Spring Meeting & Exhibit
  • 国際学会 / 招待講演