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超軽量全固体リチウム電池実現のためのイオン機能材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 21360314
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関東北大学

研究代表者

前川 英己  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60238847)

研究分担者 高田 和典  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (40354401)
研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2011年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2010年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2009年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
キーワードリチウム / 二次電池 / 軽量 / 全固体 / 電解質 / イオン伝導 / 電気化学 / NMR
研究概要

平成22年度は、引き続き室温以下でのリチウム超イオン伝導相の安定化と、その電気化学的評価を行った。現在までに、ハロゲン化物の水素化物への固溶、ならびに超イオン伝導相の室温以下までの安定化が可能であることが示されている。新たに、LiNH_2へのヨウ化リチウムの固溶によって、新規リチウムイオン伝導性結晶相が生成することがわかった(MatsuoらChem.Mater.22,2702(2010))。またLiAlH_4およびLi_3AlH_6において、ハロゲン化リチウムとの固溶により、リチウムイオン伝導度が向上することが明らかになった(OguchiらJ.Appl.Phys.,107,096104(2010))。一方、LiBH_4へのハロゲン化リチウムの固溶に伴う格子定数、並びにイオン伝導の精密測定により、固溶による活性化エネルギー低下とそのメカニズムについて新たな知見を得ることが出来た(MiyazakiらSolid State Ionics online(2010))。LiBH_4とLiCoO_2,Li金属との間で全固体電池を作成している。特に薄膜を用いた全固体電池で、正極界面への第2層の導入が充放電の向上に効果的であることが示唆される結果が得られた。また、LiBH_4を電解質として用いた全固体電池において、その充放電特性を評価したところ開回路電位はLi負極で4V、In負極で3.3V程度の理論起電圧と一致し、充放電容量は界面の設計によって理論容量近くまで到達可能であることが予想された。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Synthesis and lithium fast-ion conductivity of a new complex hydride Li_3(NH_2)_2I with double-layered structure2010

    • 著者名/発表者名
      M.Matsuo, ら
    • 雑誌名

      Chem.Mater.

      巻: 22 ページ: 2702-2704

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lithium-ion conduction in complex hydrides LiAIH_4 and Li_3AIH_62010

    • 著者名/発表者名
      H.Oguchi, ら
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys.

      巻: 107 ページ: 96104-96104

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room temperature lithium fast-ion conduction and phase relationship of LiI stabilized LiBH_42010

    • 著者名/発表者名
      R.Miyazaki, ら
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 107(online)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complex Hydrides with (BH_4)- and (NH_2)- Anions as New Lithium Fast-Ion Conductors2009

    • 著者名/発表者名
      M.Matsuo, et al.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 131

      ページ: 16389-16391

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stabilization of lithium superionic conduction phase and enhancement of conductivity of LiBH_4 by LiCl addition2009

    • 著者名/発表者名
      M.Matsuo, et al.
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 94

      ページ: 84103-84103

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and computational studies on structural transitions in the LiBH_4-LiI pseudobinary system2009

    • 著者名/発表者名
      H.Oguchi, et al.
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 94

      ページ: 141912-141912

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文]2009

    • 著者名/発表者名
      前川英己
    • 雑誌名

      次世代型二次電池材料の開発(共著)(シーエムシー出版)

      ページ: 53-66

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Solid-state NMR analysis of defects in energy conversion materials2010

    • 著者名/発表者名
      H.Maekawa, ら
    • 学会等名
      Paciftchem 2010
    • 発表場所
      Hawaii, U.S.A.
    • 年月日
      2010-12-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] NMR Studies of Defects in Oxides (招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      H.Maekawa
    • 学会等名
      MS & T 2009
    • 発表場所
      ピッツバーグ(米国)
    • 年月日
      2009-10-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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