バナジウムポリアニオン系二次電池正極材料の開発

• 研究課題/領域番号: 24550207
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 小野田 雅重 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30177282)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 電池 / 新型高容量二次電池正極材料

研究成果の概要

ポリアニオン系として，新しく開発したLixV3(P2O7)3(PO4)2をはじめ，LixV2(PO4)3，LixVFPO4およびLixVOPO4などの結晶構造，電子状態，電気化学特性ならびにスピンダイナミクスを追究し，多角的に二次電池正極性能を検討するとともに新物質開発を行った．
セラミックス系として，従来型正極LixCoO2のLi低濃度組成において，電気二重層キャパシタへの応用を示唆した．Liイオン正極であり熱電素材でもある複合結晶CuxV4O11の相関効果を検討し，オーバック機構に基づくスピンダイナミクスの解析からCuの高速振動を明らかにするとともに，固体二次電池への応用を指摘した．

研究成果

• [雑誌論文] Phase transition and spin dynamics of the LiVFPO4 insertion electrode with the S = 1 linear chain and the development of F－O mixed system (2015)
  • 著者名/発表者名: Masashige Onoda, Takehiko Ishibashi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 号: 4 ページ: 044802-044802
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.044802
  • NAID: 210000133534
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structures and electronic properties for the over-lithiated and Li－Ag substituted phases of Li9V3(P2O7)3(PO4)2 insertion electrode system (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashige Onoda, Makoto Inagaki, Hiroaki Saito
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 219 ページ: 220-227
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2014.07.040
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure and orbital-singlet state of AgxVP2O7 (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashige Onoda, Takuma Sakamoto
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 220 ページ: 132-136
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2014.08.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ナシコン型M3V2(PO4)3系の結晶構造とスピンダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 雑誌名: 固体イオニクス研究会（第17回超イオン導電体物性研究会） 巻: 64 ページ: 7-10
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 機能性バナジウム酸化物およびポリアニオン系の結晶構造, 電子状態ならびにスピンダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 56
  • NAID: 130004552889
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures and long-range spin orders for the delithiated phase of Li9V3(P2O7)3(PO4)2 insertion electrode system (2013)
  • 著者名/発表者名: Masashige Onoda, Satoshi Ikeda
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 号: 7 ページ: 074801-074801
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.074801
  • NAID: 210000132668
  • 査読あり
• [雑誌論文] バナジウム酸化物およびポリアニオン系を対象とした次世代二次電池正極活物質の結晶構造，電子状態，並びにスピンダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 雑誌名: 固体イオニクス研究会（第16回超イオン導電体物性研究会） 巻: 63 ページ: 35-42
• [雑誌論文] Correlated metallic states with intermediately oscillated Cu chains in the multifunctional composite Crystal system CuxV4O11 (2013)
  • 著者名/発表者名: Masashige Onoda, Masaki Kohno, Kazuto Sekine
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 号: 1 ページ: 014802-014802
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.014802
  • NAID: 210000132366
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure and spin-singlet state of the LixVOPO4 insertion electrode system with alternating-bond chain (2013)
  • 著者名/発表者名: Masashige Onoda, Satoshi Ikeda
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 号: 5 ページ: 053801-053801
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.053801
  • NAID: 210000132543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures and 3d electron configurations for the LixV2(PO4)3 insertion electrode system with a semi-double-electron reaction (2012)
  • 著者名/発表者名: Masashige Onoda, Hajime Hirose
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 81 号: 9 ページ: 094801-094801
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.094801
  • NAID: 210000109702
  • 査読あり
• [学会発表] タボライト型LixVPO4F系の結晶構造とスピンダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 石橋剛彦，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス（東京都新宿区西早稲田１－６－１）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Li9V3(P2O7)3(PO4)2のLi－Ag置換系の結晶構造と磁性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 齋藤裕亮，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス（東京都新宿区西早稲田１－６－１）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] ナシコン型Na3V2(PO4)3の結晶構造とスピンダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重，金沢浩紀
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス（東京都新宿区西早稲田１－６－１）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 物性物理：物性実験研究と物質科学－物理学の基礎から学際領域研究まで－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: APサイエンス学習会
  • 発表場所: 茗溪学園高等学校（茨城県つくば市稲荷前１－１）
  • 年月日: 2014-10-19
• [学会発表] 物性実験研究と物質科学－物理学の基礎から学際領域研究まで－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 若い世代のための出前講義
  • 発表場所: 岩手県立宮古高等学校（岩手県宮古市宮町２－１－１）
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] タボライト型LixVFPO4系の結晶構造と磁性Ⅵ (2014)
  • 著者名/発表者名: 石橋剛彦，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学春日井キャンパス（愛知県春日井市松本町１２００番地）
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] 新型ピロリン酸バナジウム銀系の結晶構造と軌道一重項状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重，坂本拓磨
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学春日井キャンパス（愛知県春日井市松本町１２００番地）
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] 物性実験研究と物質科学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 平成26年度受験生のための筑波大学説明会
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市天王台１－１－１）
  • 年月日: 2014-08-23
• [学会発表] ナシコン型M3V2(PO4)3系の結晶構造とスピンダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 第17回超イオン導電体物性研究会
  • 発表場所: 日本大学生産工学部（千葉県習志野市泉町１－２－１）
  • 年月日: 2014-07-18
• [学会発表] 次世代二次電池正極材料の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 平成26年度科学技術週間事業 環境・エネルギーのための科学と技術
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市天王台１－１－１）
  • 年月日: 2014-04-19
• [学会発表] バナジウムポリアニオン正極系の結晶構造，電子状態，ならびにスピンダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 実用化に向けた高容量・高エネルギー密度リチウムイオン電池正極材の開発技術動向
  • 発表場所: きゃりあん5階第2講習室（東京都品川区大井5-18-1）
  • 招待講演
• [学会発表] タボライト型LixVPO4F系の結晶構造と磁性V (2014)
  • 著者名/発表者名: 石橋剛彦，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市北金目4-1-1）
• [学会発表] ナトリウム含有バナジウムポリアニオン系の結晶構造と電子状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重，金沢浩紀
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市北金目4-1-1）
• [学会発表] 物質科学－物理学の基礎から学際領域研究まで－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 筑波大学附属高等学校研究室体験
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市天王台1-1-1）
• [学会発表] リチウムイオン二次電池用高性能正極材料の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: つくば国際戦略総合特区 産学官マッチング・デイ
  • 発表場所: つくば国際会議場大会議室101（茨城県つくば市竹園2-20-3）
• [学会発表] バナジウム酸化物およびポリアニオン系を対象とした次世代二次電池正極活物質の結晶構造，電子状態，並びにスピンダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 第16回超イオン導電体物性研究会
  • 発表場所: 日立シビックセンター（茨城県日立市幸町1-21-1）
• [学会発表] リチウムイオン二次電池用高性能正極材料の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: インフォーマルミーティング
  • 発表場所: 信越化学工業シリコーン電子材料技術研究所（群馬県安中市松井田町人見1-10）
  • 招待講演
• [学会発表] 物性実験研究と物質科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 物理チャレンジ2013フィジックス・ライブ
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市天王台1-1-1）
• [学会発表] 物性実験研究と物質科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 筑波大学説明会
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市天王台1-1-1）
• [学会発表] 三角格子型二次電池正極活物質LixCoO2系の電子状態とスピンダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重，齊藤佑弥，渋谷龍太
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県徳島市南常三島1-1）
• [学会発表] 三角格子型二次電池正極活物質LixCoO2系におけるLi低濃度相の電子状態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木皓司，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県徳島市南常三島1-1）
• [学会発表] 新型二次電池正極活物質Li9V3(P2O7)3(PO4)2系のLi高ドープ相の結晶構造と磁性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齋藤裕亮，稲垣誠，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県徳島市南常三島1-1）
• [学会発表] 二次電池正極材料LixVPO4F系の構造モデルと磁性IV (2013)
  • 著者名/発表者名: 石橋剛彦，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県徳島市南常三島1-1）
• [学会発表] 物性物理：物質科学－物理学の基礎から学際領域研究まで－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 茗溪学園高等学校 APサイエンス学習会
  • 発表場所: 茗溪学園高等学校（茨城県つくば市稲荷前1-1）
• [学会発表] 物性実験研究と物質科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 学会等名: 茨城県立竹園高等学校 先端科学講座
  • 発表場所: 茨城県立竹園高等学校（茨城県つくば市竹園3-9-1）
• [学会発表] バナジウムポリアニオン系における低次元磁性I (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重，池田聡
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
• [学会発表] バナジウムポリアニオン系における低次元磁性II (2013)
  • 著者名/発表者名: 齋藤裕亮，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
• [学会発表] 二次電池正極材料LixV3P8O29系の開発II (2012)
  • 著者名/発表者名: 稲垣誠，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス
• [学会発表] 二次電池正極材料LixV3P8O29系における充電組成の結晶構造と電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重，池田聡
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス
• [学会発表] 二次電池正極材料LixV2P3O12系の結晶構造と電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重，廣瀬元
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス
• [学会発表] 二次電池正極材料LixVPO4F系の構造モデルと磁性III (2012)
  • 著者名/発表者名: 石橋剛彦，小野田雅重
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス
• [図書] リチウムイオン電池活物質の開発と電極材料技術 第3章，第6節 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野田雅重
  • 総ページ数: 458
  • 出版者: サイエンス＆テクノロジー
• [備考] 小野田雅重（Masashige Onoda）：教育研究
  • URL: http://www.px.tsukuba.ac.jp/~onoda/
• [備考] 小野田雅重（Masashige Onoda）：教育研究
  • URL: http://www.px.tsukuba.ac.jp/~onoda/
• [備考] 小野田雅重（Masashige Onoda）：教育研究
  • URL: http://www.px.tsukuba.ac.jp/~onoda/
• [産業財産権] 組成物，リチウムイオン二次電池用電極，リチウムイオン二次電池及び組成物の製造方法 (2014)
  • 発明者名: 小野田雅重
  • 権利者名: 国立大学法人筑波大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-12-10
• [産業財産権] キャパシタ用電極とその製造方法，及びキャパシタ (2014)
  • 発明者名: 小野田雅重
  • 権利者名: 国立大学法人筑波大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-01-27
• [産業財産権] 正極活物質および二次電池 (2013)
  • 発明者名: 小野田雅重
  • 権利者名: 国立大学法人筑波大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-01-11
• [産業財産権] 正極活物質および二次電池 (2013)
  • 発明者名: 小野田雅重
  • 権利者名: 国立大学法人筑波大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-01-28
• [産業財産権] 負または正極活物質およびその製造方法並びにリチウムイオン二次電池 (2013)
  • 発明者名: 小野田雅重
  • 権利者名: 国立大学法人筑波大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-02-04
• [産業財産権] 固体電解質および二次電池 (2012)
  • 発明者名: 小野田雅重
  • 権利者名: 国立大学法人筑波大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-09-13