ナノ正極材料におけるリチウムイオン拡散現象への界面効果の解析

• 研究課題/領域番号: 20810029
• 研究種目: 若手研究(スタートアップ)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 中央大学
• 研究代表者: 大久保 将史 (大久保 將史) 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 研究員 (20453673)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,276千円 (直接経費: 2,520千円、間接経費: 756千円); 2009年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2008年度: 1,716千円 (直接経費: 1,320千円、間接経費: 396千円)
• キーワード: リチウムイオン2次電池 / 電極 / ナノサイズ効果 / 正極材料 / ナノ粒子 / ナノイオニクス / リチウムイオン電池

研究概要

リチウムイオン2次電池の高性能化のために電極材料のナノ化を行い、表面積の増加に伴う電気化学特性の変化を解明した。LiCoO_2については、ナノ化に伴い表面近傍のコバルトが還元されており、15nm以下のナノ化は容量・電位の低下により電極特性の劣化が著しいことが分かった。LiMn_2O_4については、ナノ化に伴い構造変化が緩和し、バルク材料では利用できない酸化還元反応についても利用可能になることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Fast Li-ion insertion into nanosized LiMn2O4 without domain boundaries. (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, Y. Mizuno, H. Yamada, J.-D. Kim, E. Hosono, H.S. Zhou, T. Kudo, I. Honma
  • 雑誌名: ACS nano 4 ページ: 741-752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of triaxial LiFePO4 nanowire with a VGCF core column and a carbon shell through the electrospinning method. (2010)
  • 著者名/発表者名: E. Hosono, Y. Wang, N. Kida, M. Enomoto, N. Kojima, M. Okubo, H. Matsuda, Y. Saito, T. Kudo, I. Honma, H.S. Zhou
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Inter 2 ページ: 212-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast Li-ion insertion into nanosized LiMn2O4 without domain boundaries. (2010)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 雑誌名: ACS NANO 4 ページ: 741-752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of triaxial LiFePO4 nanowire with a VGCF core column and a carbon shell through the electrospinning method. (2010)
  • 著者名/発表者名: 細野英司
  • 雑誌名: ACS Applied Materials and Interfaces 2 ページ: 212-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic surface effect on electronic structures and electrochemical properties of LiCoO2 nanoelectrode. (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, J.D. Kim, T. Kudo, H.S. Zhou, I. Honma
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 113 ページ: 15337-15342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of activatiaon energy for Li ion diffusion in electrodes. (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, T. Kudo, H.S. Zhou, I. Honma
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 113 ページ: 2840-2847
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size effect on electrochemical property of nanocrystalline LiCoO2 synthesized from rapid thermal annealing method. (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, E. Hosono, T. Kudo, H.S. Zhou, I. Honma
  • 雑誌名: Solid State Ionics 180 ページ: 612-615
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic surface effect on electrode structures and electrochemical properties of LiCoO2 nanoelectrode. (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 113 ページ: 15337-15342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of activation energy for Li ion diffusion in electrodes (2009)
  • 著者名/発表者名: Masashi Okubo, et al.
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 113 ページ: 2840-2847
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of charge transfer phase transition and ferroma gnetism by photoisomerization of spiropyran for an organic-inorganic hybrid system, ( SP) [ Fe^〈II〉 Fe^〈III〉( dto)^3]( SP=spiropyran, dto = C_2O_2S_2) (2009)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Kida, et al.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 131 ページ: 212-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phonon confinement effect on nanocrystalline LiCoO2 studied with Raman Spectroscopy. (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, E. Hosono, T. Kudo, H.S. Zhou, I. Honma
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 69 ページ: 2911-2915
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phonon confinement effect on nanocrystalline LiCo02 synthesized from rapid thermal annealing method (2008)
  • 著者名/発表者名: Masashi Okubo, et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solid 69 ページ: 2911-2915
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノ結晶LiCoO_2の合成と電極特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大久保将史, 他
  • 雑誌名: 電気化学および工業物理化学 76 ページ: 349-353
  • NAID: 10020737959
• [学会発表] ナノ結晶LiMn2O4の2相共存領域における相境界移動現象の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 学会等名: 電気化学会第77回大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] ナノ結晶LiMn2O4の2相共存領域における相境界移動現象の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 学会等名: 電気化学会第77回大会
  • 発表場所: 富山・富山大学
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] LiMn2O4におけるリチウム挿入反応へのナノサイズ効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] LiMn2O4におけるリチウム挿入反応へのナノサイズ効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 東京・東京農工大学
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] LixMn2O4 (1<x<2)における2相共存領域へのナノサイズ効果の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 学会等名: 第35回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-12-07
• [学会発表] LixMn2O4における2相共存領域へのナノサイズ効果の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 学会等名: 第35回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 大阪・国際会議場
  • 年月日: 2009-12-07
• [学会発表] LiMn2O4における2相共存領域へのナノサイズ効果の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 水野善文, 細野英司, 周豪慎, 工藤徹一, 本間格
  • 学会等名: 第50回電池討論会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] LiMn2O4における2相共存領域へのナノサイズ効果の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 学会等名: 第50回電池討論会
  • 発表場所: 京都・国際会議場
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] High power electrode properties of size-controlled nanocrystalline LiMn2O4. (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 学会等名: The 2^<nd> international conference on Advanced Lithium batteries for automobile applications
  • 発表場所: 東京・学術総合センター
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] 水熱法を用いたナノ結晶LiMn2O4の合成と電極特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 学会等名: 第22回セラミックス協会秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 水熱法を用いたナノ結晶LiMn2O4の合成と電極特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 学会等名: 第22回セラミックス協会秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛・愛媛大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] LiMn2O4における電極特性へのナノサイズ効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 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
• [学会発表] LiMn2O4における電極特性へのナノサイズ効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 学会等名: 2009年電気化学会秋季大会
  • 発表場所: 東京・東京農工大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Surface effect on electronic structure and electrochemical property of nanocrystalline electrode materials. (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史
  • 学会等名: The 17^<th> international conference on solid state ionics
  • 発表場所: カナダ・トロント
  • 年月日: 2009-06-29
• [学会発表] ナノサイズ電極におけるリチウムイオン拡散現象の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 学会等名: 電気化学会第76回大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 水熱法を利用したナノサイズ電極の合成と電気化学特性変化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] High power electrode properties of size-controlled nanocrystalline LiMn2O4. (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, T. Kudo, I. Honma
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Advanced Lithium Batteries for Automobile Applications (ABAA)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Surface effect on electronic structure and electrochemical property of nanocrystalline electrode materials. (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, T. Kudo, I. Honma
  • 学会等名: The 17th International Conference on Solid State Ionics (SSI-17)
  • 発表場所: Tronto, Canada(口頭発表)
• [学会発表] ナノ正極材料におけるリチウムイオン拡散速度の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 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
• [学会発表] ナノ正極材料におけるリチウムイオン拡散速度の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大久保将史, 他
  • 学会等名: 第34回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] ナノ正極活物質の水熱合成と高出力電極特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 学会等名: 第49回電池討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-11-07
• [学会発表] ナノ正極活物質の水熱合成と高出力電極特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大久保将史, 他
  • 学会等名: 第49回電池討論会
  • 発表場所: 堺リーガロイヤルホテル
  • 年月日: 2008-11-07
• [学会発表] 水熱法を用いたリチウムイオン2次電池用ナノ正極材料の合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大久保将史, 他
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] Size effect of nanocrystalline LiCoO2 electrodes for a high power battery application. (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, H.S. Zhou, T. Kudo, I. Honma
  • 学会等名: The IUMRS International Conference in Asia 2008 (IUMRS-ICA 2008)
  • 発表場所: Nagoya, Japan(口頭発表)
• [学会発表] Enhanced Li-ion diffusion via surface effect on nanocrystalline LiCoO2. (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, T. Kudo, I. Honma
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science (PRIME 2008)
  • 発表場所: Honolulu, USA(口頭発表)
• [学会発表] 水熱法を用いたリチウムイオン2次電池用ナノ正極材料の合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大久保將史, 工藤徹一, 本間格
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北九州
• [学会発表] Nano-size control of LiCoO2 electrodes for a high power battery application. (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Okubo, T. Kudo, I. Honma
  • 学会等名: International Meeting on Lithium Batteries (IMLB2008)
  • 発表場所: Tianjin, China