| 研究課題/領域番号 |
22K14499
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
下川 航平 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (30876719)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 光蓄電池 / 正極材料 / 光電気化学 / スピネル型酸化物 / 結晶構造 / 光充電 / 不均化反応 / 光触媒 / 電気化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，光駆動による蓄電池正極材料の充電反応（キャリアイオンの脱離反応）の実証と高効率化に向けて，スピネル型酸化物に着目した系統的な調査から，その光電気化学反応に関する基礎的理解を得ること目指す．種々の組成のスピネル型酸化物における光電気化学挙動の比較から光照射下の安定性を向上する材料設計指針を構築し，高効率な光充電を実現する正極材料開発を推進する．加えて，電極に利用する光触媒-正極材料間の電子移動に関して考察するとともに，電解液等のその他の電池構成要素の最適化を行う．以上の研究を通じて，従来の蓄電池の電気化学に光化学を融合した学際領域を開拓する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，光で充電できる蓄電池（以下，光蓄電池）の構築に向けたスピネル型酸化物正極材料の光電気化学特性に関する研究を遂行し，光照射下におけるリチウムイオン脱離反応（光充電）を実証することに成功した．さらに，光照射下における正極材料の劣化要因として遷移金属の不均化反応の抑制が重要であることを見出し，充放電の安定性を向上する材料設計指針を構築した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光照射下における蓄電池正極材料の電気化学挙動の詳細は未解明であり，種々のスピネル型酸化物を用いた系統的な研究からそのメカニズムおよび性能向上に向けた設計指針を示した点に学術的な意義がある．さらに，光蓄電池は太陽光エネルギーの有効利用や小型デバイス用の電源として有望な次世代蓄電池の候補であり，その正極材料開発を推し進める本研究成果は社会的にも意義深い．
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