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高速分光法を用いたリチウム電池正極材料エピタキシャル薄膜の電荷交換反応測定

研究課題

研究課題/領域番号 19550194
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機工業材料
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

園山 範之  名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50272696)

研究分担者 菅野 了次  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (90135426)
研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2009年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2008年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2007年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード電気化学 / リチウム電池 / 界面 / エピタキシャル薄膜 / 吸収スペクトル / LiMn_2O_4 / LiFePO_4
研究概要

LiMn_2O_4のエピタキシャル薄膜をPLD法を用いてアルミナ単結晶基板(001)面、酸化マグネシウム(111)面上に、またn型半導体であるNbをドープしたSrTiO_3(111)面上に蒸着し、エピタキシャル薄膜を得た。
得られた薄膜の電気化学特性よりリチウム電池材料のエピタキシャル薄膜は、基板と強く相互作用して電気化学特性が変化すること、また基板と化学結合を形成しているため、立方晶から正方晶への転移が抑制されることが明らかになった。また、充放電中の吸収測定よりLiMn_2O_4は電子が非局在化しやすく、4V領域では充放電中に電子の出入りはマンガンのd軌道ではなく酸素のp軌道との間で起こっていると考えられるが、3V領域では、マンガン4価/3価の酸化還元によりリチウムが出入りしていることが明らかになった。

報告書

(4件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2010 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (21件) (うち査読あり 21件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Structural changes in surface and bulk LiNi_<03>Mn_<05>O_2 during electrochemical reaction on epitaxial thin-filmelectrodes characterized by in situ X-ray scattering2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Sakamoto
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys. 12

      ページ: 3815-3823

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemistry of LiMn_2O_4 epitaxial films deposited on various single crystal substrates2009

    • 著者名/発表者名
      Sonoyama N, Iwase K, Takatsuka H, Matsumura T, Imanishi N, Takeda Y, Kanno R
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources 189(1)

      ページ: 561-565

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Structure of LiNi_<0.8>Co_<0.2>O_2: a New Experimental Technique Using in Situ X-ray Diffraction and Two-Dimensional Epitaxial Film Electrodes2009

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto K, Hirayama M, Sonoyama N, Mori D, Yamada A, Tamura K, Mizuki Ji, Kanno R
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 21(13)

      ページ: 2632-2640

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] All solid-state sheet battery using lithium inorganic solid electrolyte, thio-LISICON2009

    • 著者名/発表者名
      Inada T, Kobayashi T, Sonoyama N, Yamada A, Kondo S, Nagao M, Kanno R
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources 194(2)

      ページ: 1085-1088

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural investigation of Eu^<2+> emissions from alkaline earth zirconium phosphate2009

    • 著者名/発表者名
      Hirayama M, Sonoyama N, Yamada A, Kanno R
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry 182(4)

      ページ: 730-735

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] All solid-state sheet battery using lithium inorganic solid electrolyte, thio-LISIOON2009

    • 著者名/発表者名
      Taro Inada
    • 雑誌名

      J.Power Sources 194

      ページ: 1085-1088

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Structure of LiNi_<0.8>Co_<0.2>O_2 : a New Experimental Technique Using in Situ X-ray Diffraction and Two-Dimensional Epitaxial Film Electrodes2009

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Sakamoto
    • 雑誌名

      Chem.Mater. 21

      ページ: 2632-2640

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemistry of LiMn_2O_4 epitaxial films deposited on various single crystal substrates2009

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Sonoyaia
    • 雑誌名

      J. Power Sources 189

      ページ: 561-565

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical luminescence of Mg_<1-x>Ca_xIn_2O_4:Er^<3+> electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      Sonoyama N, Kawamura K, Yamada A, Kanno R
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence 128(10)

      ページ: 1679-1683

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical performances for preferred oriented PLD thin-film electrodes of LiNi_<0.8>CO_<0.2>O_2, LiFePO_4 and LiMn_2O_42008

    • 著者名/発表者名
      Matsumura T, Imanishi N, Hirano A, Sonoyama N, Takeda Y
    • 雑誌名

      Solid State Ionics 179(35-36)

      ページ: 2011-2015

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between structural characteristics and photoluminescent properties of (La_<1-x>Eu_x)_2M_2O_7 (M=Zr, Hf, Sn) pyrochlores.2008

    • 著者名/発表者名
      Hirayama M, Sonoyama N, Yamada A, Kanno R
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence 128(11)

      ページ: 1819-1825

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical performances for preferred oriented PLD thin-filmeleetrodes of LiNi_<08>Co_<02>O_3 LiFePO_4 and LiMn_2O_42008

    • 著者名/発表者名
      Tadaaki Matsumura
    • 雑誌名

      Solid state Ionics 179

      ページ: 2011-2015

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical luminescence of Mg_<1-x>Ca_xIn_2O_4 : Er^<3+> electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Sonoyama
    • 雑誌名

      J. Lumin. 128

      ページ: 1679-1683

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanistic study on lithium intercalation using a restricted reaction field in LiNi_<0.5>Mn_<0.5>O_22007

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto K, Konishi H, Sonoyama N, Yamada A, Tamura K, Mizuki Ji, Kanno R
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources 174(2)

      ページ: 678-682

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemically oxidized manganese dioxides for lithium secondary batteries2007

    • 著者名/発表者名
      Jung WI, Sakamoto K, Pitteloud C, Sonoyama N, Yamada A, Kanno R
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources 174(2)

      ページ: 1137-1141

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of electrode/electrolyte interface with X-ray reflectometry and epitaxial-film LiMn_2O_4 electrode2007

    • 著者名/発表者名
      Hirayama M, Sonoyama N, Ito M, Minoura M, Mori D, Yamada A, Tamura K, Mizuki Ji, Kanno R
    • 雑誌名

      Journal of the Electrochemical Society 154(11)

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of electrode /electrolyte interface for lithium batteries using in situ synchrotron X-ray reflectometry-A new experimental technique for LiCoO_2 model electrode.2007

    • 著者名/発表者名
      Hirayama M, Sonoyama N, Abe T, Minoura M, Ito M, Mori D, Yamada A, Kanno R, Terashima T, Takano M, et al
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources 168(2)

      ページ: 493-500

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of electrode/electrolyte interface using in situ X-ray reflectometry and LiNi_<0.8>Co_<0.2>O_2 epitaxial film electrode synthesized by pulsed laser deposition method.2007

    • 著者名/発表者名
      Hirayama M, Sakamoto K, Hiraide T, Mori D, Yamada A, Kanno R, Sonoyama N, Tamura K, Mizuki Ji
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta 53(2)

      ページ: 871-881

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanistic study on lithium intercalation using a restricted reaction fieldin LiNi_<0.5>Mh_<0.5> O_22007

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto, Kazuyuki
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources 174

      ページ: 678-682

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of electrode/electrolyte interface with X-ray reflectometry andepitaxial-film LiMn_2O_4 electrode2007

    • 著者名/発表者名
      Hirayama, Masaaki
    • 雑誌名

      Journal of the Electrochemical Society 154

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of electrode/electrolyte interface for lithium batteriesusing in situ synchrotron X-ray reflectometry-A new experimental technique for LiCoO_2 modelel ectrode2007

    • 著者名/発表者名
      Hirayama, Masaaki
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources 168

      ページ: 493-500

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ナノシート再積層を利用したLiMO_2 (M:Ni, Co)ナノ粒子薄膜の合成電気化学特性2009

    • 著者名/発表者名
      Quan Zhen
    • 学会等名
      2009年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-09-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Substrate Dependence of Electrochemical Property of LiMn_2O_4 Thin Films Synthesized by PLD Method2009

    • 著者名/発表者名
      Sonoyama N
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Ionics
    • 発表場所
      カナダ、トロント.
    • 年月日
      2009-06-29
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Substrate Dependence of Electrochemical Property of LiMn_2O_4 Thin Films Synthesized by PLD Method2009

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Sonoyama
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Ionics
    • 発表場所
      カナダ、トロント
    • 年月日
      2009-06-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 様々な基板上へのLiMn_2O_4エピタキシャル薄膜の合成及び電気化学特性の基板依存性2008

    • 著者名/発表者名
      岩瀬康資
    • 学会等名
      第34回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-12-03
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 様々な々な基板上へのLiMn_2O_4エピタキシャル薄膜の合成及び電気化学特性の基板依存性2008

    • 著者名/発表者名
      岩瀬康資
    • 学会等名
      第34回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-12-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 様々な基板上へのLiMn_2O_4エピタキシャル薄膜の合成と電気化学特性評価2008

    • 著者名/発表者名
      岩瀬康資
    • 学会等名
      第39回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2008-11-08
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemical Property of LiMn_2O_4 Thin Films Synthesized by PLD Method on Various Substrates2008

    • 著者名/発表者名
      Sonoyama N
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid State Meeting
    • 発表場所
      ホノルル、ハワイ
    • 年月日
      2008-10-15
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemistry of LiMn_2O_4 epitaxial films deposited on various single crystal substrates2008

    • 著者名/発表者名
      Sonoyama N
    • 学会等名
      International Meeting of Lithium Batteries
    • 発表場所
      中国、天津
    • 年月日
      2008-06-24
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Electrochemistry of LiMn_2O_4 epitaxial films deposited on various single crystal substrates2008

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Sonoyama
    • 学会等名
      International Meeting of Lithium Batteries
    • 発表場所
      中国, 天津
    • 年月日
      2008-06-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Li4Ti5012エピタキシャル薄膜の作成とLiインターカレーション反応機構の検討2007

    • 著者名/発表者名
      当寺ケ盛 健志
    • 学会等名
      第33回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2007-12-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] インターカレーション正極/電解質界面構造変化と反応機構2007

    • 著者名/発表者名
      平山 雅章
    • 学会等名
      第48回電池討論会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2007-11-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Pulsed Laser Deposition法を用いた様々な基板へのLiMn_2O_4薄膜の合成と電気化学特性2007

    • 著者名/発表者名
      園山 範之
    • 学会等名
      第57回錯体化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2007-09-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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