リチウム電池電極表面の反応機構解析と機能開拓

• 研究課題/領域番号: 23750237
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 平山 雅章 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 講師 (30531165)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: イオン交換体 / 伝導体 / 二次電池 / 無機工業化学 / ナノ材料 / MBE,エピタキシャル / ハイブリッド車 / エネルギー全般

研究概要

リチウム電池の機能向上の鍵である電極/電解質界面について,ヘテロエピタキシャル薄膜電極とinsitu表面散乱測定を用いた構造変化の直接観測により界面反応機構を解析した.その結果,表面構造は電池特性に大きな影響を与えること,表面構造を表面修飾で制御することで,電池特性を改善しうることを実験的に実証することができた.以上より,表面構造の直接観測と制御により高機能電極材料開発が可能であると結論づけられる.

研究成果

• [雑誌論文] リチウム電池電極材料Li₂RuO₃の多電子反応 (2013)
  • 著者名/発表者名: Sou Taminato, Masaaki Hirayama, Kunimitsu Yamamoto, Yueming Zheng and Ryoji Kanno
  • 雑誌名: 粉体および粉末冶金 巻: 60 号: 1 ページ: 24-28
  • DOI: 10.2497/jjspm.60.24
  • NAID: 10031148169
  • ISSN: 0532-8799, 1880-9014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and electrochemical properties of LiMn2O4/SrRuO3 multi-layer epitaxial thin film electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Kota Suzuki, Kyungsu Kim, Sou Taminato, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 226 ページ: 340-345
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2012.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-capacity phase formation by surface modification of Li_3PO_4 on nanosized Li_2RuO_3 electrode for lithium batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Zheng, S.Taminato, Y.Xu, K.Suzuki, K.Kim, M.Hirayama, R.Kanno
  • 雑誌名: J.Power Sources 巻: 208 ページ: 447-451
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2012.02.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen Evolution and Reduction Reactions on La_0.8Sr_0.2CoO₃ (001), (110), and (111) Surfaces in an Alkaline Solution (2012)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Komo, Asuna Hagiwara, Sou Taminato, Masaaki Hirayama and Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 80 号: 10 ページ: 834-838
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.80.834
  • NAID: 130002147512
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional evaluation of lithium battery materials based on the control of anisotropy (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Hirayama and Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Bulletin of the Ceramic Society of Japan 巻: 47 ページ: 270-274
  • NAID: 10031155533
• [雑誌論文] Fabrication and lithium intercalation properties of epitaxial Li_2RuO_3 thin films (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Zheng, S.Taminato, K.Suzuki, M.Hirayama, R.Kanno
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: (In Press) 号: 15 ページ: 4889-4893
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2012.03.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and electrochemical properties of nanosized LiFeO2 particles with a layered rocksalt structure for lithium batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Hirayama, Hiroki Tomita, Kei Kubota, Hidekazu Ido, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Materials Eesearch Bulletin 巻: 47 号: 1 ページ: 79-84
  • DOI: 10.1016/j.materresbull.2011.09.024
  • 査読あり
• [学会発表] 中性子反射率法によるリチウム電池電極/電解質界面構造変化の直接観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平山雅章
  • 学会等名: 中性子産業利用推進協議会薄膜・界面研究会
  • 年月日: 2013-09-03
• [学会発表] 中性子反射率法を用いたLi Ti O 負極表面の皮膜形成機構解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平山雅章, Kim Kyungsu, 鈴木耕太, 田港聡, 菅野了次, 山田悟史, 米村雅雄
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] リチウム電池電極電解質界面における構造と電池特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平山雅章
  • 学会等名: 化合物新磁性材料研究会
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] 中性子反射率法によるLi4 Ti5 O12 電極/電解質界面の構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平山雅章, 鈴木耕太, Kim KyungSu, 田港聡, 菅野了次, 山田悟史, 米村雅雄
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] In Situ Neutron Reflectometry Analysis ofLi4 Ti5 O12 /Electrolyte Interface UsingTwo-Dimensional Model Electrode (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Hirayama, K. Suzuki, K. Kim, S. Taminato, R. Kanno, N. Yamada, M. Yonemura
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemiacl and Solid-State Science (PRiME2012)
  • 年月日: 2012-10-09
• [学会発表] Enhanced Electrochemical Properties of Li4 Ti5 O12 Epitaxial Thin Film Electrode with Surface Modification (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kim, K. Suzuki, S. Taminato, K. Tamura, J. Mizuki, J. Son, M. Hirayama, R. Kanno
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemiacl and Solid-State Science (PRiME2012)
  • 年月日: 2012-10-09
• [学会発表] Interfacial Reaction on Li3 PO4 /Li2 RuO3Thin-Film Electrode (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Taminato, K. Suzuki, K.Kim, J. Son, K. Tamura, J. Mizuki, M. Hirayama, R. Kanno
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemiacl and Solid-State Science (PRiME2012)
  • 年月日: 2012-10-09
• [学会発表] Studies on Reactions and Structures at Electrode/Electrolyte Interface Using Epitaxial Model Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kanno, M.Hirayama, K. Tamura
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting onElectrochemiacl and Solid-StateScience(PRiME2012)
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] Reactions and structure changes in electrode/electrolyte interface of lithium battery (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kanno, Masaaki Hirayama,Kazuhisa Tamura
  • 学会等名: Lithium Batteries Discussion 2011
  • 発表場所: Arcachon（France）
• [学会発表] STRUCTURAL ANALYSIS OF SURFACE MODIFIED Li4Ti5O12ELECTRODE (2011)
  • 著者名/発表者名: KyungSu Kim,Hidekazu Ido, Kouta Suzuki, Sou Taminato, Mamoru Komo, Hiroaki Minamishima, Kazuhisa Tamura, Jun’ichiro Mizuki, Jin-young Son, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno
  • 学会等名: the 5th INTERNATIONAL CONFERENCE ON POLYMER BATTERIES AND FUEL CELLS (PBFC-5)
  • 発表場所: Chicago(USA)
• [学会発表] Li2RuO3モデル電極における界面反応と電気化学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田港聡,平山雅章,Yueming Zheng, 鈴木耕太,Kyungsu Kim,粉生守,南嶋宏映,菅野了次,孫珍永,田村和久,水木純一郎
  • 学会等名: 2011年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
• [学会発表] Li3PO4/Li4Ti5O12電極の表面構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金敬洙,井戸秀和,鈴木耕太,田港聡,粉生守,南嶋宏映,田村和久,水木純一郎,孫珍永,平山雅章,菅野了次
  • 学会等名: 2011年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
• [学会発表] Surface structure of intercalation electrodes (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Hirayama, Kouta Suzuki, KyungSu Kim, Sou Taminato, Mamoru Komo, Jin-Young Son, Kazuhisa Tamura, and Ryoji Kanno,.
  • 学会等名: The 62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry,(招待講演)
  • 発表場所: Nigata (Japan)
• [学会発表] Interfacial Reactions and Lithium Intercalation Mechanism in Li2RuO3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Sou Taminato, Masaaki Hirayama, Kota Suzuki, KyungSu Kim, Mamoru Komo, Hiroaki Minamishima, Ryoji Kanno, Kazuhisa Tamura, Jun'ichiro Mizuki
  • 学会等名: the 62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: Nigata (Japan)
• [学会発表] 表面修飾によるリチウム電池電極表面構造変化と電気化学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平山雅章，鈴木耕太，Kim KyungSu，田港 聡，菅野了次，井戸秀和，田村和久
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都）
• [学会発表] Li2RuO3薄膜電極の界面電子構造とインターカレーション反応機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田港聡，平山雅章，鈴木耕太，Kim Kyungsu，井戸秀和，粉生守，南嶋宏映，菅野了次，孫珍永，田村和久，水木純一郎
  • 学会等名: 第37回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 鳥取市（鳥取県
• [学会発表] 中性子反射率法を用いたLi4Ti5O1212負極表面の皮膜形成機構解析
  • 著者名/発表者名: 平山雅章, Kim Kyungsu, 鈴木耕太, 田港聡, 菅野了次, 山田悟史, 米村雅雄
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 平山雅章
  • 著者名/発表者名: リチウム電池電極電解質界面における構造と電池特性
  • 学会等名: 化合物新磁性材料研究会
  • 発表場所: つくば
  • 招待講演
• [学会発表] 平山雅章, 鈴木耕太, Kim KyungSu, 田港 聡, 菅野了次, 山田悟史, 米村雅雄
  • 著者名/発表者名: 中性子反射率法によるLi4Ti5O12電極/電解質界面の構造解析
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: 博多
• [学会発表] 平山雅章
  • 著者名/発表者名: 中性子反射率法によるリチウム電池電極/電解質界面構造変化の直接観察
  • 学会等名: 中性子産業利用推進協議会 薄膜・界面研究会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] M. Hirayama, K. Suzuki, K. Kim, S. Taminato, R. Kanno, N. Yamada, M. Yonemura
  • 著者名/発表者名: In Situ Neutron Reflectometry Analysis of Li4Ti5O12/Electrolyte Interface Using Two-Dimensional Model Electrode
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemiacl and Solid-State Science (PRiME2012)
  • 発表場所: Hawaii
• [学会発表] R. Kanno, M. Hirayama, K. Tamura
  • 著者名/発表者名: Studies on Reactions and Structures at Electrode/Electrolyte Interface Using Epitaxial Model Electrodes
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemiacl and Solid-State Science (PRiME2012)
  • 発表場所: Hawaii
  • 招待講演
• [図書] 高性能リチウムイオン電池開発最前線(共著) (2013)
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] 高性能リチウムイオン電池開発最前線（分担） (2013)
  • 著者名/発表者名: 平山雅章，菅野了次
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [備考]
  • URL: http://www.echem.titech.ac.jp/~kanno/index.html
• [備考] 菅野・平山研究室
  • URL: http://www.kanno.echem.titech.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.echem.titech.ac.jp/~kanno/index.html