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微生物由来非晶質ナノサイズ・バイオ酸化鉄のLiイオン電池革新的正極活物質への展開

研究課題

研究課題/領域番号 23360309
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 構造・機能材料
研究機関岡山大学

研究代表者

高田 潤  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60093259)

研究分担者 藤井 達生  岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (10222259)
中西 真  岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 (10284085)
草野 圭弘  倉敷技術科学大学, 芸術学部, 教授 (40279039)
菅野 了次  東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (90135426)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2012年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2011年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワードナノ酸化鉄 / 微生物由来 / Liイオン二次電池 / 正極材 / アモルファス / 充放電容量 / サイクル特性 / 充放電機構 / Liイオン2次電池 / マイクロチューブ / 非晶質構造 / Liイオン2次電池 / 単離菌
研究概要

次世代のLiイオン二次電池で求められている高性能化および大幅な低コスト化の実現を目指して、自然界の溝などに生息する鉄酸化細菌が作る非晶質のナノサイズのバイオ酸化鉄に注目して、その特徴の解明とLi充放電特性の評価、および充放電機構について検討した。その結果、このバイオ酸化鉄は人工作製が困難な新しい材料であり、高容量でサイクル特性の優れた正極活物質であることを見出した。さらに、この微生物由来酸化鉄のLiの充放電機構は、Fe3+ ⇔ Fe2+ の可逆反応によるものであることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Initial parallel arrangement of extracellular fibrils holds a key for sheath frame construction by Leptothrix sp. strain OUMS12013

    • 著者名/発表者名
      H. Ishihara, T. Suzuki, H. Hashimoto, H. Kunoh, and J. Takada
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 3 ページ: 73-81

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Initial parallel arrangement of extracellular fibrils holds a key for sheath frame construction by Leptothrix sp. strain OUMS1.2013

    • 著者名/発表者名
      1. H.Ishihara, T.Suzuki, H.Hashimoto, H. Kunoh, and J.Takada.
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 3 ページ: 73-81

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano-icro-architectural composites with acid properties: Magnetic iron oxides/amorphous silicate prepared from iron oxide produced by iron-oxidizing bacterium, Leptothrix ochracea2013

    • 著者名/発表者名
      H. Hashimoto
    • 雑誌名

      Materials Research Bulletin

      巻: 48 号: 3 ページ: 1174-1177

    • DOI

      10.1016/j.materresbull.2012.12.022

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amorphous structure of iron oxide of bacterial origin2012

    • 著者名/発表者名
      H. Hashimoto, T. Fujii, S. Kohara, H. Asaoka, Y. Kusano, Y. Ikeda, M. Nakanishi, Y. Benino, T. Nanba, J. Takada
    • 雑誌名

      Materials Chemistry and Physics

      巻: vol.137 号: 2 ページ: 571-575

    • DOI

      10.1016/j.matchemphys.2012.10.002

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel method for culturing of Leptothrix sp. strain OUMS1 in natural conditions. Minerals2012

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 2 号: 2 ページ: 118-128

    • DOI

      10.3390/min2020118

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two types of morphologically distinct fibers comprising Gallionella ferruginea twisted stalks2012

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki
    • 雑誌名

      Microbes and Environments

      巻: 27 ページ: 338-341

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and spatial associations between Fe, O, and C in network structure of Leptothrix ochracea sheath surface2011

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, H. Hashimoto, H. Ishihara, T. Kasai, H. Kunoh and J. Takada
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 77(21) ページ: 7873-7875

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and spatial associations of Fe, O, and C in network surface coat of Leptothrix ochracea sheath2011

    • 著者名/発表者名
      T.Suzuki, H.Hashimoto, H.Ishihara, T.Kasai, H.Kunoh, J.Takada
    • 雑誌名

      APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY

      巻: 77 ページ: 7873-7875

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Initial Assemblage of Bacterial Saccharic Fibrils and Element Deposition to Form an Immature Sheath in Cultured Leptothrix sp.Strain OUMS12011

    • 著者名/発表者名
      M.Furutani, T.Suzuki, H.Ishihara, H.Hashimoto, H.Kunoh, J.Takada
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 1 ページ: 157-166

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assemblage of Bacterial Saccharic Microfibrils in Sheath Skeleton Formed by Cultured Leptothrix sp.Strain OUMS12011

    • 著者名/発表者名
      M.Furutani, T.Suzuki, H.Ishihara, H.Hashimoto, H.Kunoh, J.Takada
    • 雑誌名

      Journal of Marine Scienc Special Issue

      巻: 5 号: 1

    • DOI

      10.4172/2155-9910.s5-001

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Characterization of Iron Oxide Microtubule Consisting of Amorphous Nanoparticles Produced by Iron Oxidizing Bacteria, Leptothrix ochracea2014

    • 著者名/発表者名
      R. Sakuma, H. Hashimoto, Y. Kusano, Y. Ikeda, M. Nakanishi, T. Fujii, M. Takano, J. Takada
    • 学会等名
      Euro Bio-inspired Materials
    • 発表場所
      Kongresshotel Potsdam, Germany
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Characterization of Iron Oxide Microtubule Consisting of Amorphous Nanoparticles Produced by Iron Oxidizing Bacteria, Leptothrix ochracea,2014

    • 著者名/発表者名
      R.Sakuma, H.Hashimoto, Y.Kusano, Y.Ikeda, M.Nakanishi, T.Fujii, M.Takano, J.Takada
    • 学会等名
      Euro Bio-inspired Materials
    • 発表場所
      ポツダム(ドイツ)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 古くて新しい酸化鉄材料の新展開-備中吹屋ベンガラ, 備前焼緋襷模様, そして微生物が作る酸化鉄-2013

    • 著者名/発表者名
      高田潤
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2013-09-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural analysis of amorphous iron oxide produced by an iron-oxidizing bacterium, Leptothrix ochracea2013

    • 著者名/発表者名
      H. Hashimoto, T. Fujii, Y. Benino, T. Nanba, M. Nakanishi, J. Takada, S. Kohara, Y. Kusano, Y. Ikeda
    • 学会等名
      Light and Particle Beams in Materials Science 2013
    • 発表場所
      Tsukuba, Japana
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Characterization of Microtubule Material Consisting of Iron Oxide Nanoparticle Produced by Bacteria2013

    • 著者名/発表者名
      R. Sakuma, H. Hashimoto, H. Asaoka, Y. Kusano, H. Kunoh, Y. Ikeda, M. Seno, M. Nakanishi, T. Fujii, M. Takano, J. Takada
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Ferrites (ICF11)
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Characterization of Microtubule Material Consisting of Iron Oxide Nanoparticle Produced by Bacteria2013

    • 著者名/発表者名
      R.Sakuma, H.Hashimoto, H. Asaoka, Y.Kusano, H.Kunoh, Y.Ikeda, M.Seno, M.Nakanishi, T.Fujii, M.Takano, J.Takada
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Ferrites (ICF11)
    • 発表場所
      那覇市(沖縄)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 細菌が作る驚きの無機・有機複合材料-その基礎と応用研究-2012

    • 著者名/発表者名
      橋本英樹、浅岡裕史、草野圭弘、久能均、池田靖訓、妹尾昌治、中西真、藤井達生、高田潤
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶応大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 鉄酸化細菌が作る驚きの無機・有機複合材料~その基礎・応用研究~(1)固定化触媒への応用2012

    • 著者名/発表者名
      依馬正、宮崎佑樹、谷口智也、萬代恭子、是永敏伸、酒井貴志、橋本英樹、高田潤
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶応大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 鉄酸化細菌が作る驚きの無機・有機複合材料~その基礎・応用研究~(2):微生物由来非晶質ナノ酸化鉄からのヘマタイト赤色顔料の作製、微細構造と色特性2012

    • 著者名/発表者名
      橋本英樹、浅岡裕、中野拓也、草野圭弘、石原博通、池田靖訓、中西真、藤井達生、高田潤
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶応大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 鉄酸化細菌Gallionella ferrugineaが形成する酸化鉄の構造解析2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木智子
    • 学会等名
      第64回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      神戸
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 鉄酸化細菌Leptothrix sp. strain OUMS1由来鞘形成能欠失株の有機物分泌と鞘原基形成2012

    • 著者名/発表者名
      石原博通
    • 学会等名
      第64回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      神戸
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 微生物が常温水中で作る酸化鉄とその形成過程-鉄酸化細菌が作る驚きの有機・無機複合化合物-2011

    • 著者名/発表者名
      古谷充章、橋本英樹、鈴木智子、石原博通、藤井達生、中西真、久能均、高田潤、草野圭弘
    • 学会等名
      日本化学会第1回CSJ化学フェスタ-2011世界化学年記念大会
    • 発表場所
      慶応大学(東京都)
    • 年月日
      2011-11-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物ナノ粒子関与する多彩な世界-備前焼と微生物由来酸化鉄-2011

    • 著者名/発表者名
      高田潤
    • 学会等名
      炭素学会
    • 発表場所
      玉野市(岡山県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 古くて新しい酸化鉄材料の新展開-備中吹屋ベンガラ, 備前焼緋襷模様, そして微生物が作る酸化鉄-

    • 著者名/発表者名
      高田 潤
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] Pan Stanford Publishing, Handbook of Metal Biotechnology : Application for Environmental Conservation and Sustainability(eds M. Ike, M. Yamashita, & S. Soda)2012

    • 著者名/発表者名
      J. Takada and H. Hashimoto
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [図書] Handbook of Metal Biotechnology-Applications for Enviromental Conservation and Sustainability-2012

    • 著者名/発表者名
      高田潤、橋本英樹
    • 出版者
      Pan Stanford Publishing Pte.Ltd.
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://achem.okayama-u.ac.jp/iml/takadalab/index.html

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 岡山大学大学院自然科学研究科先端自然科学教育研究推進本部高田研究室

    • URL

      http://achem.okayama-u.ac.jp/iml/takadalab/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 正極活性物質およびその利用2012

    • 発明者名
      高田潤, 藤井達生, 中西真
    • 権利者名
      岡山大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 取得年月日
      2012-09-14
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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