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蓄電デバイスの高電圧化を指向する材料開発

研究課題

研究課題/領域番号 17F17349
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 デバイス関連化学
研究機関東京大学

研究代表者

山田 淳夫  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30359690)

研究分担者 LANDER LAURA  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2017-11-10 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2019年度: 200千円 (直接経費: 200千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードpolyanions / layered oxides / Na-ion batteries / High-voltage cathode / Li-/Na-ion batteries
研究実績の概要

The goal of this JSPS fellowship is to identify new high-potential cathode materials for sodium-ion batteries. To this end, we studied the electrochemical properties of a Na-based heteropolyanionic SO4-PO3F solid-solution Na2Fe(SO4)2-x(PO3F)x.2H2O. The PO3F unit has not been studied as a polyanion for cathode materials so far and we were interested in its inductive effect and its impact on electrochemical performances. Galvanostatic cycling revealed elevated redox potentials for the PO3F polyanion. This would open the pathway to a new class of high-potential cathode materials. However, one drawback of this functional group is its low thermal stability. Therefore, we try to find additional synthesis routes to ensure an easy and reproducible preparation method of this compound.
A second project consists of the electrochemical and structural characterization of a Na-based layered oxide containing Ti4+ and Co2+, which displays a large hysteresis during Na (de)intercalation suggesting a spin transition of Co2+ upon oxidation. We are using a multi-angle approach with complementing characterization methods such as ex situ soft and hard X-ray absorption, magnetic measurements and galvanostatic intermittent titration technique (GITT) experiments to understand the underlying redox mechanism. Furthermore, we performed Density Functional Theory calculations to complement the experimental work with a theoretical viewpoint. The respective publication is under preparation.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Stability of conductive carbon additives in 5?V-class Li-ion batteries2020

    • 著者名/発表者名
      Ko Seongjae、Yamada Yuki、Lander Laura、Yamada Atsuo
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 158 ページ: 766-771

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2019.11.051

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Redox-Driven Spin Transition in a Layered Battery Cathode Material2019

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Eriko、Zhao Wenwen、Sugahara Akira、Mortemard de Boisse Benoit、Lander Laura、Asakura Daisuke、Okamoto Yohei、Mizokawa Takashi、Okubo Masashi、Yamada Atsuo
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 31 号: 7 ページ: 2358-2365

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.8b04775

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis, crystal structure and possible proton conduction of Fe(H2PO4)2F2019

    • 著者名/発表者名
      Zihan Ma, Laura Lander, Shin-ichi Nishimura, Chihoko Fukakusa, Teppei Yamada, Masashi Okubo, Atsuo Yamada
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 338 ページ: 134-137

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2019.05.019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] HPO32- as a building unit for sodium-ion battery cathodes: 3.1 V operation of Na2-xFe(HPO3)2 (0 < x < 1)2019

    • 著者名/発表者名
      Zihan Ma, Laura Lander, Shin-ichi Nishimura, Masashi Okubo, Atsuo Yamada,
    • 雑誌名

      Chem. Comm.

      巻: 55 号: 94 ページ: 14155-14157

    • DOI

      10.1039/c9cc07516j

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rhombohedral NASICON-type NaxFe2(SO4)3 for sodium ion batteries: comparison with phosphate and alluaudite phases2018

    • 著者名/発表者名
      Chung Sai-Cheong、Ming Jun、Lander Laura、Lu Jiechen、Yamada Atsuo
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 6 号: 9 ページ: 3919-3925

    • DOI

      10.1039/c7ta08606g

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polyanionic Insertion Materials for Sodium-Ion Batteries2018

    • 著者名/発表者名
      Barpanda Prabeer、Lander Laura、Nishimura Shin-ichi、Yamada Atsuo
    • 雑誌名

      Advanced Energy Materials

      巻: 8 号: 17 ページ: 1703055-1703055

    • DOI

      10.1002/aenm.201703055

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Reversible Oxygen-Redox Chemistry at 4.1 V in Na4/7- x [□1/7 Mn6/7 ]O2 (□: Mn Vacancy)2018

    • 著者名/発表者名
      Benoit Mortemard de Boisse, Shin-ichi Nishimura, Eriko Watanabe, Laura Lander, Akihisa Tsuchimoto, Jun Kikkawa, Eiichi Kobayashi, Daisuke Asakura, Masashi Okubo, Atsuo Yamada.
    • 雑誌名

      Advanced Energy Materials

      巻: 8 号: 20 ページ: 1800409-1800409

    • DOI

      10.1002/aenm.201800409

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sulfate‐Based Cathode Materials for Li‐ and Na‐Ion Batteries2018

    • 著者名/発表者名
      Lander Laura、Tarascon Jean‐Marie、Yamada Atsuo
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: 18 号: 10 ページ: 1394-1408

    • DOI

      10.1002/tcr.201800071

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 2.Polyanionic insertion materials for sodium-ion batteries (Review)2018

    • 著者名/発表者名
      Prabeer Barpanda, Laura Lander (shared first authorship), Shin-ichi Nishimura, Atsuo Yamada
    • 雑誌名

      Advanced Energy Materials

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly reversible Oxygen-redox Chemistry at 4.1 V in Na4/7[Vac1/7Mn6/7]O2 (Vac: Mn vacancy)2018

    • 著者名/発表者名
      Benoit Mortemard de Boisse, Shin-ichi Nishimura, Eriko Watanabe, Laura Lander, Akihisa Tsuchimoto, Jun Kikkawa, E. Kobayashi, Daisuke Asakura, Masashi Okubo, Atsuo Yamada
    • 雑誌名

      Advanced Energy Materials

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Fe-based SO4-PO3F heteropolyanionic cathodes for sodium-ion batteries2018

    • 著者名/発表者名
      Laura Lander, Shin-ichi Nishimura, Benoit Mortemard de Boisse, Masashi Okubo, Atsuo Yamada
    • 学会等名
      The 19th International Meeting on Lithium Batteries (IMLB 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fe-based SO4-PO3F heteropolyanionic cathodes for sodium-ion batteries2017

    • 著者名/発表者名
      Laura Lander
    • 学会等名
      The 58th Battery Symposium in Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Laura_Lander2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.yamada-lab.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.yamada-lab.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-11-13   更新日: 2024-03-26  

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