金属酸化物／炭素複合体の水溶液法による合成と金属－空気電池正極への適用

• 研究課題/領域番号: 23360435
• 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: エネルギー学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 日比野 光宏 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (20270910)
• 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: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2013年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2011年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
• キーワード: 二次電池 / 金属－酸素電池 / 電極材料 / ペロブスカイト関連構造化合物 / 金属酸化物 / 金属－空気電池 / 空気極 / 電極触媒 / 複合体電極 / 金属-空気電池 / 金属-酸素電池

研究概要

金属－空気電池の酸化物電極の探索を行った．酸素の電気化学的出し入れが可能な酸化物を用いれば，空気中の酸素ではなく，化合物中の酸素が可能となることから，種々の酸化物で酸素の出し入れを調べた．その結果，いくつかの鉄系，ニッケル系ペロブスカイト関連構造の酸化物で可逆な酸素の出し入れが可能であることを見出した．これらの材料を用いることで，両電極間を酸素が移動する新しい電池システムが得られた．さらに，酸素の出入りする物質を正極に用いて放電時に電解質イオンの酸化物が生成する反応を利用することで，様々な負極の使用が可能な新しい電池システムが得られた．

研究成果

• [雑誌論文] Electrochemical Oxidation of BaFeO_2.5 to BaFeO_3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Suga, M. Hibino, T. Kudo, N. Mizuno
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: (in print) ページ: 359-362
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2014.05.162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Reactions of Perovskite-Type SrCoO_<3-δ> via Topotactic Oxygen Extraction/Insertion in Aprotic Li+ Electrolyte Solutions (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogasawara, M. Hibino, T. Kudo, N. Mizuno
  • 雑誌名: Journal of the Electrochemical Society 巻: 161 号: 5 ページ: A792-A797
  • DOI: 10.1149/2.063405jes
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Rechargeable Sodium Battery Utilizing Reversible Topotactic Oxygen Extraction/Insertion of CaFeOz (2.5 <= z <= 3) in An Organic Electrolyte (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hibino, R. Harimoto, Y. Ogasawara, R. Kido, A. Sugahara, T. Kudo, E. Tochigi, N. Shibata, Y. Ikuhara, N. Mizuno
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 136 号: 1 ページ: 488-494
  • DOI: 10.1021/ja411365z
  • 査読あり
• [雑誌論文] 酸素ロッキング電池 -電極間で酸化物イオンの受け渡しをする新しいアニオン型電池- (2013)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏, 水野哲孝
  • 雑誌名: マテリアルステージ 巻: 13 ページ: 67-69
  • NAID: 40019784095
  • URL: http://www.gijutu.co.jp/doc/magazine/m_2013_08.htm
• [雑誌論文] 酸素ロッキング電池 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏, 水野哲孝
  • 雑誌名: 未来材料2013 ページ: 42-47
  • URL: http://www.nts-book.co.jp/mirai/bn.html
• [雑誌論文] 酸素ロッキング電池 －電極間で酸化物イオンの受け渡しをする新しいアニオン型電池－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，水野哲孝
  • 雑誌名: マテリアルステージ 巻: 13 ページ: 67-69
  • NAID: 40019784095
• [雑誌論文] Oxygen rocking aqueous batteries utilizing reversible topotactic oxygen insertion/extraction in iron-based perovskite oxides Ca_<1-x>LaxFeO_<3-δ> (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hibino, T. Kimura, Y. Suga, T. Kudo, N. Mizuno
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 2 号: 1 ページ: 601-601
  • DOI: 10.1038/srep00601
  • 査読あり
• [雑誌論文] リチウム-空気二次電池-原理から最近の動向まで- (2012)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏
  • 雑誌名: 触媒 巻: 54 ページ: 203-208
  • NAID: 10030518664
  • URL: http://www.shokubai.org/jnl/cgi-bin/ccotw.cgi
• [雑誌論文] 酸素ロッキング電池 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日比野 光宏, 水野 哲孝
  • 雑誌名: 未来材料 巻: 13 ページ: 42-47
• [学会発表] 酸化物イオン脱挿入を利用したAFeO_3 (A = Ca, Sr, Ba)のナトリウム電池正極特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏, 張本龍司, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪(大阪国際会議場)
  • 年月日: 2013-10-09
• [学会発表] SrCoO_2.92 の電気化学的酸化物イオン脱挿入とリチウム電池正極特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小笠原義之, 日比野光宏, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪(大阪国際会議場)
  • 年月日: 2013-10-08
• [学会発表] Oxygen rocking aqueous batteries utilizing reversible topotactic oxygen insertion/extraction in iron-based perovskite oxides Ca_<1-x>La_xFeO_<3-δ> (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Hibino, Y.Suga, T.Kimura, T.Kudo, Y.Sumida, N.Mizuno
  • 学会等名: International Symposium on Innovation of Energy Storage Device by Interdisciplinary Synergy
  • 発表場所: 東京(東京大学武田先端知ビル)
  • 年月日: 2013-01-18
• [学会発表] SrCoO2.92の電気化学的酸化物イオン脱挿入とリチウム電池正極特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小笠原義之、日比野光宏、工藤徹一、水野哲孝
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場，大阪府
• [学会発表] 酸化物イオン脱挿入を利用したAFeO3(A = Ca, Sr, Ba)のナトリウム電池正極特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，張本龍司，工藤徹一，水野哲孝
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場，大阪府
• [学会発表] リチウム系有機電解液を用いたSrCoO_<3-δ>の電気化学的還元・酸化挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小笠原義之, 日比野光宏, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第38回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 京都(京都テルサ)
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] Sr_3Fe2O_<7-δ>の電気化学的酸素脱挿入を利用したリチウム電池正極としての検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 須賀陽介, 日比野光宏, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第38回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 京都(京都テルサ)
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] 鉄系複酸化物AFeO_3(A = Ca, Sr, Ba)と様々な負極を組み合わせた新しい電池 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏, 城戸良太, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: 福岡(ヒルトン福岡シーホーク)
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] 酸素欠損ペロブスカイト型AFeO_2.5 (A = Ca, Sr, Ba)の有機電解液中での電気化学的酸化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村豪志, 日比野光宏, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: 福岡(ヒルトン福岡シーホーク)
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] ペロブスカイト型鉄系複酸化物AFeO_3 (A = Ca, Sr, Ba)のナトリウム電池正極特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 張本龍司, 日比野光宏, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: 福岡(ヒルトン福岡シーホーク)
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] Electrode property of A_0.5La_0.5FeO_z (A = Ca, Sr) for rocking chair type oxide ion batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Hibino, Y.Suga, T.Kimura, R.Kido, T.Kudo, N.Mizuno
  • 学会等名: The 13th Asian Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: 仙台(東北大学さくらホール)
  • 年月日: 2012-07-20
• [学会発表] ペロブスカイト型Ca_0.5La_0.5FeO_z の電気化学的酸素脱挿入特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村豪志, 日比野光宏, 須賀陽介, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 静岡(アクトシティ浜松)
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] BaFeO_2.5 への電気化学的酸素ドープ (2012)
  • 著者名/発表者名: 須賀陽介, 日比野光宏, 木村豪志, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 静岡(アクトシティ浜松)
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] BaFeO_<2.5>への電気化学的酸素ドープ (2012)
  • 著者名/発表者名: 須賀陽介, 日比野光宏, 木村豪志, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] ペロブスカイト型Ca_<0.5>La_<0.5>FeO_2の電気化学的酸素脱挿入特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村豪志, 日比野光宏, 須賀陽介, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2012-03-31
• [学会発表] 欠陥ペロブスカイト型鉄系酸化物の電気化学的酸素脱挿入と電池電極特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏, 須賀陽介, 木村豪志, 城戸良太, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第13回メスバウアー分光研究会シンポジウム
  • 発表場所: 東京(東京大学本郷キャンパス)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] 欠陥ペロブスカイト型鉄系酸化物の電気化学的酸素脱挿入と電池電極特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏, 須賀陽介, 木村豪志, 城戸良太, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第13回メスバウアー分光研究会シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] Electrode property of A0.5La0.5FeOz (A = Ca, Sr) for rocking chair type oxide ion batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Hibino, Yosuke Suga, Takeshi Kimura, Ryota Kido, Tetsuichi Kudo, Noritaka Mizuno
  • 学会等名: The 13th Asian Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: 東北大学さくらホール，宮城
  • 招待講演
• [学会発表] 鉄系複酸化物AFeO3（A = Ca, Sr, Ba）と様々な負極を組み合わせた新しい電池 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，城戸良太，工藤徹一，水野哲孝
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク，福岡
• [学会発表] 酸素欠損ペロブスカイト型AFeO2.5 (A = Ca, Sr, Ba)の有機電解液中での電気化学的酸化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村豪志，日比野光宏，工藤徹一，水野哲孝
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク，福岡
• [学会発表] ペロブスカイト型鉄系複酸化物AFeO3 (A = Ca, Sr, Ba)のナトリウム電池正極特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 張本龍司，日比野光宏，工藤徹一，水野哲孝
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク，福岡
• [学会発表] Sr3Fe2O7－dの電気化学的酸素脱挿入を利用したリチウム電池正極としての検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 須賀陽介，日比野光宏，工藤徹一，水野哲孝
  • 学会等名: 第38回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 京都テルサ，京都
• [学会発表] リチウム系有機電解液を用いたSrCoO3－&#61540;の電気化学的還元・酸化挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小笠原義之，日比野光宏，工藤徹一，水野哲孝
  • 学会等名: 第38回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 京都テルサ，京都
• [学会発表] ブラウンミラーライト型AFeO_2.5 (A = Ca, Sr)の電気化学的酸素脱挿入特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏, 須賀陽介, 木村豪志, 城戸良太, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: 東京(タワーホール船堀)
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] ブラウンミラーライト型AFeO_<2.5>(A=Ca, Sr)の電気化学的酸素脱挿入特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏, 須賀陽介, 木村豪志, 城戸良太, 工藤徹一, 水野哲孝
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-10-21
• [図書] 酸素シャトル電池の提案と動作実証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇宙資源(宮本英昭, 津田馨編), 日比野光宏, 水野哲孝
  • 出版者: 東京大学総合研究博物館
• [図書] 第6章5節酸素シャトル電池の提案と実証(リチウム空気電池の最前線(周豪慎監修)) (2013)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏, 水野哲孝
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] リチウム空気電池の最前線(周 豪慎監修) 担当部分pp.153-162 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，水野哲孝
  • 総ページ数: 177
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/mizuno/japanese/research.html
• [備考] 水野研究室の研究コンセプト
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/mizuno/japanese/research.html
• [備考] 水野研究室
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/mizuno
• [産業財産権] Oxygen shuttle battery (2012)
  • 発明者名: 日比野光宏, 水野哲孝, 工藤徹一, 須賀陽介, 木村豪志
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-10-03
  • 外国
• [産業財産権] 酸素シャトル電池 (2012)
  • 発明者名: 日比野光宏, 水野哲孝, 工藤徹一, 須賀陽介, 木村豪志
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-04-03