| 研究課題/領域番号 |
19H04308
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
橋田 俊之 東北大学, 工学研究科, 教授 (40180814)
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| 研究分担者 |
福原 幹夫 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 学術研究員 (30400401)
佐藤 一永 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50422077)
今野 一弥 仙台高等専門学校, 総合工学科, 教授 (80270198)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 量子物理的固体蓄電体 / アモルファスアルミナ / ナノ凹凸構造 / 環境調和エネルギー / 陽極酸化 / 応答速度 / 耐電圧特性 / 蓄電体 / アモロファス / 凹凸構造 / 環境調和エネルギー / ナノバブル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ナノ凹凸表面構造を活用した物理的固体蓄電体は，申請者等の新しい発見である. 本研究は，この発芽した新規な物理的固体蓄電体の充放電特性を向上させ，本原理を用いた実用的蓄電システムの構築か実現可能であることを明示することを目的とする. 蓄電原理の解明，蓄電体の強度信頼性の確保，蓄電体要素の作製法の最適化に関する検討を通し，積層技術を活用することにより高性能な蓄電デバイスを創製する.開発する物理的固体蓄電体を用いてLEDを1secの時間点灯させることを目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，アモルファスアルミナにより構成する物理的固体蓄電体を対象として，蓄電体リボンの作製法，蓄電メカニズム解明，積層体作製に関する検討を行っている．これにより，蓄電性能の最適化のためのナノ凹凸寸法，形状に関する知見，ならびにその陽極酸化法を用いた作製方法を提供している．また，陽極酸化によりAlＯ6クラスターが形成されることで蓄電現象が生じていることを明らかにし，Ｏ原子とその隣接Al原子の欠陥近傍に孤立電子が出現し，これが静電誘導により正電荷を誘発し電子を吸着する機構が発生することを見出している．さらに，蓄電体の積層化のためのスパッター法などの電極作製法に関する有用な知見を提供している．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
再生可能エネルギーの増大が緊急の課題であるものの，その開発のボトルネックが相当容量の蓄電システムが未だ構築されていないことである．従来のリチウムイオン２次電池等の蓄電体は，その大きな原子質量のため応答性は低くかつ耐電圧も4 Vまでである．また電解質に溶液を使用しているため，液漏れに起因する事故が発生するなど，安全・安心の観点からも課題がある．本研究の成果は，化学的イオン移動の原理から脱却し，物理的な電子の吸着・脱着に基づく電子自体の直接移動・貯蔵を利用した固体蓄電体を開発した点にある．これにより，蓄電体の耐電圧性，応答速度，電解質の液漏れなどの従来の蓄電池の課題を克服する方法を提供した．
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