準安定相試料に立脚したリチウム・ナトリウムイオン蓄電池材料の革新

• 研究課題/領域番号: 18H02076
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 藪内 直明 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80529488)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 蓄電池 / 準安定相 / リチウム / ナトリウム / 準安定

研究成果の概要

低炭素社会の実現には、電気自動車の性能向上を実現する高エネルギー密度のリチウムイオン電池が求められている。本研究課題ではそのためのコア技術となるリチウムイオン電池用電極材料について、学術的な観点から” 準安定化合物”をキーワードとした蓄電池材料設計指針の革新を実現し、その結果を元に新材料の創製を実現する。実際にリチウム過剰型の新規準安定相化合物の材料合成に成功し、従来材料と比較して高エネルギー密度が得られることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

リチウムイオン電池を搭載した電気自動車の市場が世界中で拡大を続けている。また、再生可能エネルギーとしての太陽光発電の低コスト化が進んでおり、自然エネルギーのさらなる活用と脱炭素社会の構築が求められている。そのためには蓄電池の高性能化が求めれており、本研究課題では、蓄電池の高性能化に繋がる準安定相材料の研究成果が得られており、これは、将来的な電気自動車の高機能化と脱炭素社会の実現に大きく貢献することが期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Nanostructured LiMnO2 with Li3PO4 Integrated at the Atomic Scale for High-Energy Electrode Materials with Reversible Anionic Redox (2020)
  • 著者名/発表者名: Sawamura Miho、Kobayakawa Sho、Kikkawa Jun、Sharma Neeraj、Goonetilleke Damian、Rawal Aditya、Shimada Nanaka、Yamamoto Kentaro、Yamamoto Rina、Zhou Yingying、Uchimoto Yoshiharu、Nakanishi Koji、Mitsuhara Kei、Ohara Koji、Park Jiwon、Byon Hye Ryung、Koga Hiroaki、Okoshi Masaki、Ohta Toshiaki、Yabuuchi Naoaki
  • 雑誌名: ACS Central Science 巻: 6 号: 12 ページ: 2326-2338
  • DOI: 10.1021/acscentsci.0c01200
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nanosize Cation‐Disordered Rocksalt Oxides: Na 2 TiO 3 ?NaMnO 2 Binary System (2020)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Tokio、Zhao Wenwen、Rajendra Hongahally Basappa、Yamanaka Keisuke、Ohta Toshiaki、Yabuuchi Naoaki
  • 雑誌名: Small 巻: 16 号: 12 ページ: 1902462-1902462
  • DOI: 10.1002/smll.201902462
  • NAID: 120006849908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation and stabilization mechanisms of anionic redox for Li storage applications: Joint experimental and theoretical study on Li2TiO3?LiMnO2 binary system (2020)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Yuki、Sawamura Miho、Kondo Sayaka、Harada Maho、Noda Yusuke、Nakayama Masanobu、Kobayakawa Sho、Zhao Wenwen、Nakao Aiko、Yasui Akira、Rajendra Hongahally Basappa、Yamanaka Keisuke、Ohta Toshiaki、Yabuuchi Naoaki
  • 雑誌名: Materials Today 巻: in-press ページ: 43-55
  • DOI: 10.1016/j.mattod.2020.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Li/Na Storage Properties of Disordered Carbons Synthesized by Mechanical Milling (2019)
  • 著者名/発表者名: SHIMIZU Soma、RAJENDRA Hongahally Basappa、WATANUKI Ryuta、YABUUCHI Naoaki
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 87 号: 5 ページ: 276-280
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.19-00029
  • NAID: 130007702956
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 年月日: 2019-09-05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved Electrode Performance of Lithium-Excess Molybdenum Oxyfluoride: Titanium Substitution with Concentrated Electrolyte (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeda Nanami、Ikeuchi Issei、Natsui Ryuichi、Nakura Kensuke、Yabuuchi Naoaki
  • 雑誌名: ACS Applied Energy Materials 巻: 2 号: 3 ページ: 1629-1633
  • DOI: 10.1021/acsaem.9b00135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metastable and nanosize cation-disordered rocksalt-type oxides: revisit of stoichiometric LiMnO2 and NaMnO2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato Takahito、Sato Kei、Zhao Wenwen、Kajiya Yoshio、Yabuuchi Naoaki
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 6 号: 28 ページ: 13943-13951
  • DOI: 10.1039/c8ta03667e
  • NAID: 120006643664
  • 査読あり
• [雑誌論文] Material Design Concept of Lithium‐Excess Electrode Materials with Rocksalt‐Related Structures for Rechargeable Non‐Aqueous Batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: Yabuuchi Naoaki
  • 雑誌名: The Chemical Record 巻: 19 号: 4 ページ: 690-707
  • DOI: 10.1002/tcr.201800089
  • NAID: 120006643663
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Synthesis Conditions on Electrochemical Properties of P2‐Type Na 2/3 Fe 2/3 Mn 1/3 O 2 for Rechargeable Na Batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhao Wenwen、Tsuchiya Yuka、Yabuuchi Naoaki
  • 雑誌名: Small Methods 巻: 3 号: 4 ページ: 1800032-1800032
  • DOI: 10.1002/smtd.201800032
  • 査読あり
• [学会発表] Oxides/oxyfluroides-based Electrode Materials for Na Storage Applications (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi
  • 学会等名: 45th International conference and exposition on advanced ceramics and composites (ICACC2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanostructured High-capacity Positive Electrode Materials (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi
  • 学会等名: NANO KOREA 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanostructured Rocksalt-Based Positive Electrode Materials for Rechargeable Li/Na Batteries (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi
  • 学会等名: PRiME 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mn-based electrode materials for high-energy rechargeable Li/Na batteries (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: Asia Pacific Society for Materials Research 2019 Annual Meeting (APSMR 2019 Annual Meeting)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Factors Affecting Reversibility of Anionic Redox for Li-excess Metal Oxides as Positive Electrode Materials of Lithium Batteries (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of New Niobium-based Oxides for High-capacity Positive Electrode Materials (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: Niobium-based Materials for Batteries and Advanced Electrochemical Energy Storage
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanostructured Mn-Based High-Capacity Positive Electrode Materials (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: International conference for advanced cathodes in lithium & sodium ion batteries (ICAC2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Charge Compensation by Cationic/Anionic Redox for High-Capacity Positive Electrode Materials (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: 233rd ECS Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Anionic and Cationic Redox Reaction for Rechargeable Li/Na Batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: The 19th International Meeting on Lithium Batteries (IMLB2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ationic/Anionic Redox with Li-Excess Cation-Disordered Rocksalt Oxides for Non-Aqueous Batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: The International Union of Materials Research Societies; International Conference on Electronic Materials 2018 (IUMRS-ICEM 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-capacity positive electrode materials with cationic/anionic redox for non-aqueous batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials, SSDM2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ligand Hole Creation on Li-Excess Cation-Disordered Rocksalt Oxides for Rechargeable Li/Na Batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials; ICEAN-2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ti-based Negative Electrodes for Sodium Batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: The 5th International Conference on Sodium Batteries (ICNaB2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Lithiu-excess electrode materials with cation-disordered rocksalt strcutrue for high-energy rechargeable lithium batteries (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Yabuuchi
  • 学会等名: Hong Kong Symposium of Batteries
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 高エネルギー密度蓄電池材料の発見
  • URL: https://www.ynu.ac.jp/hus/koho/23776/detail.html