金属錯体クラスター分子を活物質とする新しい電池材料

• 研究課題/領域番号: 21750141
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉川 浩史 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (60397453)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2010年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2009年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 2次電池 / 多核金属錯体 / X線吸収スペクトル / 固体電気化学 / 二次電池 / 金属錯体 / 炭素材料 / 電気化学

研究概要

近年、地球規模での環境問題などから新しいエネルギー材料の開発が求められている。本研究では、次世代の2次電池を開発する目的で、多核金属錯体分子(分子クラスター)を正極活物質とする新しい2次電池『分子クラスター電池』を作成するとともに、その電池反応機構をX線吸収スペクトル(XAFS)によって解明することを試みた。その結果、分子クラスターの多電子の酸化還元が従来のリチウムイオン電池よりも大きな電池容量につながっていることを明らかにした。また、分子クラスターとカーボンナノチューブのナノ複合化によって、分子クラスター電池の電池特性を大幅に改善できることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Photoconductivity and FET Performance of an n-Type Porphyrazine Semiconductor, Tetrakis(thiadiazole)porphyrazine (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyoshi, T.Fujimoto, H.Yoshikawa, M.M.Matsushita, K.Awaga, T.Yamada, H.Ito
  • 雑誌名: Organic Electronics 12 ページ: 239-243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrodeposition as a superior route to a thin film molecular semiconductor (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Dalgleish, H.Yoshikawa, M.M.Matsushita, K.Awaga, N.Robertson
  • 雑誌名: Chem.Sci. 2 ページ: 316-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Behaviors : A Ferromagnetic{[W(CN)_8Co_2(DMF)_8][NO_3]}n and A Paramagnetic {W(CN)8Cu2(py)8}n (2011)
  • 著者名/発表者名: Two 3D Coordination Assemblies with Same Cluster Configuration Showing Different J.Qian, H.Zhao, H.Wei, J.Li, J.Zhang, H.Yoshikawa, K.Awaga, C.Zhang
  • 雑誌名: CrystEngComm 13 ページ: 517-523
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoconductivity and FET Performance of an n-Type Porphyrazine Semiconductor, Tetrakis(thiadiazole)porphyrazine (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyoshi
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 12 ページ: 239-243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrodeposition as a superior route to a thin film molecular semiconductor (2011)
  • 著者名/発表者名: Simon Dalgleish
  • 雑誌名: Chem.Sci. 巻: 2 ページ: 316-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermolecular band dispersion in a self-assembled phthalocyanine derivative film : The case of tetrakis(thiadiazole)porhyrazine (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, K.Takahashi, T.Kuzumaki, Y.Yamamoto, K.Hotta, A.Harasawa, Y.Miyoshi, H.Yoshikawa, Y.Ouchi, N.Ueno, K.Seki, K.Awaga, K.Sakamoto
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 82
  • NAID: 120006795656
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exceptional Dielectric Phase Transitions in a Perovskite-Type Cage Compound (2010)
  • 著者名/発表者名: W.Zhang, Y.Cai, R.-G.Xiong, H.Yoshikawa, K.Awaga
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 49 ページ: 6608-6610
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Free Radical Probe Based on a Preluminescent Iridium Complex Bearing a Nitronyl Radical Moiety (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Yoshikawa, M.Kobayashi, T.Takahashi, K.Awaga
  • 雑誌名: Bull.Chem.Soc.Jpn. 83 ページ: 762-766
  • NAID: 10027174872
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tetrakis(thiadiazole)porphyrazines. 7. Synthesis and structure of mu-oxo-bis[tetrakis(thiadiazole)porphyrazin ato-aluminum(III)] (2010)
  • 著者名/発表者名: M.P.Donzello, M.Fujimori, Y.Miyoshi, H.Yoshikawa, E.Viola, K.Awaga, C.Ercolani
  • 雑誌名: J.Por.Phtha. 14 ページ: 343-348
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly efficient alternating photocurrent from interactive organic radical dimers. A novel light-harvesting mechanism for optoelectronic conversion (2010)
  • 著者名/発表者名: L.Hu, A.Iwasaki, R.Suizu, H.Yoshikawa, H.Ito, K.Awaga
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 484 ページ: 177-180
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Free Radical Probe Based on a Preluminescent Iridium Complex Bearing a Nitronyl Radical Moiety (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Yoshikawa
  • 雑誌名: Bull.Chem.Soc.Jpn 巻: 83 ページ: 762-766
  • NAID: 10027174872
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two 3D Coordination Assemblies with Same Cluster Configuration Showing Different Magnetic Behaviors : A Ferromagnetic {[W(CN)_8Co_2(DMF)_8][NO_3]}_n and A Paramagnetic {W(CN)_8Cu_2(py)_8}_n (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Qian
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 13 ページ: 517-523
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exceptional Dielectric Phase Transitions in a Perovskite-Type Cage Compound (2010)
  • 著者名/発表者名: Wen Zhang
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 巻: 49 ページ: 6608-6610
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermolecular band dispersion in a self-assembled phthalocyanine derivative film : The case of tetrakis(thiadiazole)porhyrazine (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterobimetallic Tungsten/Molybdenum (IV). Copper(II) MOFs Constructed by a Unique 2D→3D Architecture and Exhibiting New Topology and Magnetic Properties (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Qian, H.Yoshikawa, J.Zhang, H.Zhao, K.Awaga, C.Zhang
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 12 ページ: 5351-5355
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Yield Synthesis of Ultrathin Metal Nanowires in Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Kitaura, R.Nakanishi, T.Saito, H.Yoshikawa, K.Awaga, H.Shinohara
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 48 ページ: 8298-8302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rechargeable Batteries Driven by Redox Reactions of Mn12 Clusters with Structural Changes : XAFS Analyses of the Charging/Discharging Processes in Molecular Cluster Batteries (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Yoshikawa, S.Hamanaka, Y.Miyoshi, Y.Kondo, S.Shigematsu, N.Akutagawa, M.Sato, T.Yokoyama, K.Awaga
  • 雑誌名: Inorg.Chem. 48 ページ: 9057-9059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Structural Transformation and Reversible Doping/Dedoping of Lithium Phthalocyanine Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Inagawa, H.Yoshikawa, T.Yokoyama, K.Awaga
  • 雑誌名: Chem.Commun. ページ: 3389-3391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoconductive Organic Radical Thin Films : Interactive Radical Dimers for Photofunctions (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Iwasaki, L.Hu, R.Suizu, K.Nomura, H.Yoshikawa, K.Awaga, Y.Noda, K.Kanai, Y.Ouchi, K.Seki, H.Ito
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 48 ページ: 4022-4024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rechargeable Batteries Driven by Redox Reactions of Mn12 Clusters with Structural Changes : XAFS Analyses of the Charging/Discharging Processes in Molecular Cluster Batteries (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Yoshikawa
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 48 ページ: 9057-9059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Structural Transformation and Reversible Doping/Dedoping of Lithium Phthalocyanine Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Inagawa
  • 雑誌名: Chem. Commun. ページ: 3389-3391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoconductive Organic Radical Thin Films : Interactive Radical Dimers for Photofunctions (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Iwasaki
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 48 ページ: 4022-4024
  • 査読あり
• [学会発表] 多核金属錯体を用いた新しい二次電池の開発と反応機構解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史
  • 学会等名: 第25回若い世代の特別講演会(日本化学会第91春季年会)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] ポリオキソメタレートクラスター電池:電池特性とin situ XAFSによる反応機構解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史、濱中俊、王恒、横山利彦、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] 多核金属錯体を用いた新しい二次電池の開発と反応機構解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 神奈川大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Molecular Cluster Batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Yoshikawa
  • 学会等名: Symposium on Size Selected Clusters 2011
  • 発表場所: ダボス(スイス)
  • 年月日: 2011-03-21
• [学会発表] Molecular Cluster Batteries-Electron storage functions of molecular clusters- (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Yoshikawa
  • 学会等名: Symposium on Size Selected Clusters 2011
  • 発表場所: Davos, Switzerland
• [学会発表] Molecular cluster batteries of polyoxometalate materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Yoshikawa, Shun Hamanaka, Naoya Kawasaki, Heng Wang, Toshihiko Yokayama, Kunio Awage
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Molecular cluster batteries of polyoxometalate materials (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Yoshikawa
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: ホノルル(ハワイ)
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Polyoxometalate Molecular Cluster Batteries : in situ XAFS and Nano-hybridization (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Yoshikawa, Shun Hamanaka, Heng Wang, Toshihiko Yokoyama, Kunio Awaga
  • 学会等名: 2010 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] Polyoxometalate Molecular Cluster Batteries : in situ XAFS and Nano-hybridization (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Yoshikawa
  • 学会等名: 2010 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: ボストン(アメリカ)
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] ポリオキソメタレートクラスターを正極活物質とする分子クラスター電池の特性と反応機構解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史、濱中俊、王恒、河崎直也、横山利彦、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第51回電池討論会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2010-11-10
• [学会発表] Electron storage functions of polynuclear metal complexes and their applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Yoshikawa, Shun Hamanaka, Heng Wang, Toshihiko Yokoyama, Kunio Awaga
  • 学会等名: 60th Anniversary Conference on Coordination Chemistry in Osaka (60CCCO)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] Electron Storage Functions of Polynuclear Metal Complexes and Their Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Yoshikawa
  • 学会等名: 60th Anniversary Conference on Coordination Chemistry in Osaka
  • 発表場所: 大阪国際交流センター(大阪府)
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] 分子クラスター電池に関するin situ XAFS研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史、王恒、濱中俊、横山利彦、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] 分子クラスター電池に関するin situ XAFS研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] In situ XAFSによるMn12クラスター電池の反応機構解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史、王恒、濱中俊、横山利彦、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第13回XAFS講演会
  • 発表場所: 滋賀
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] In situ XAFSによるMn12クラスター電池の反応機構解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史
  • 学会等名: 第13回XAFS講演会
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀県)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 分子クラスターの特異な酸化還元に基づいた新しい二次電池の開発:in situ XAFSによる電池反応機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史、王恒、濱中俊、横山利彦、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第8回ナノ学会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2010-05-14
• [学会発表] In situ XAFS法を利用した分子クラスター電池の反応機構解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史、王恒、濱中俊、横山利彦、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会(2010)
  • 発表場所: 近畿大学、大阪
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] DEVELOPMENT OF MOLECULAR CLUSTER BATTERIES (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Yoshikawa
  • 学会等名: the 2nd Asian Conference on Coordination Chemistry(2nd ACCC)
  • 発表場所: 中国・南京
  • 年月日: 2009-11-03
• [学会発表] 分子クラスター電池の正極材料に関するXAFS研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史、濱中俊、王恒、佐藤正春、横山利彦・阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] 分子クラスター二次電池の開発と応用-金属錯体分子を活物質とするリチウム二次電池の新展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史
  • 学会等名: 技術情報センターセミナー『新型・次世代リチウムイオン電池等二次電池の開発動向』
  • 発表場所: 新お茶の水、東京
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] XAFSによる分子クラスター電池の反応追跡 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉川浩史、濱中俊、王恒、三吉康仁、佐藤正春、横山利彦、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第12回日本XAFS討論会
  • 発表場所: 弘前
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] DEVELOPMENT OF MOLECULAR CLUSTER BATTERIES (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Yoshikawa, Shun Hamanaka, Heng Wang, Masaharu Sato, Toshihiko Yokoyama, Kunio Awaga
  • 学会等名: the 2nd Asian Conference on Coordination Chemistry (2nd ACCC)
  • 発表場所: Nanjing University, Nanjing, China
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://advmat.chem.nagoya-u.ac.jp/yoshikawa.html
• [備考]
  • URL: http://advmat.chem.nagoya-u.ac.jp/yoshikawa.html
• [備考]
  • URL: http://mbox.chem.nagoya-u.ac.jp/~awagak/